操作系統(tǒng)實驗--進程的創(chuàng)建heu

1、操作系統(tǒng)實 驗 報 告課程名稱操作系統(tǒng)實驗課程編號0906553實驗項目名稱進程的創(chuàng)建學(xué)號年級姓名專業(yè)學(xué)生所在學(xué)院指導(dǎo)教師實驗室名稱地點 哈爾濱工程大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院第三講 進程的創(chuàng)建一、實驗概述1. 實驗名稱進程的創(chuàng)建2. 實驗?zāi)康?.練習(xí)使用EOS API函數(shù)CreateProcess創(chuàng)建一個進程，掌握創(chuàng)建進程的方法，理解進程和程序的區(qū)別。 2.調(diào)試跟蹤CreateProcess函數(shù)的執(zhí)行過程，了解進程的創(chuàng)建過程，理解進程是資源分配的單位3. 實驗類型驗證型實驗4. 實驗內(nèi)容（1）準備實驗（2）練習(xí)使用控制臺命令創(chuàng)建EOS應(yīng)用程序的進程（3）練習(xí)通過編程的方式讓應(yīng)用程序創(chuàng)建另一應(yīng)用程

2、序的進程。（4）調(diào)試Create Process函數(shù)（5）調(diào)試Ps Create Process函數(shù)（6）練習(xí)通過編程的方式創(chuàng)建應(yīng)用程序的多個進程二、實驗環(huán)境EOS實驗系統(tǒng)，WINDOWS XP 操作系統(tǒng)三、實驗過程1. 設(shè)計思路和流程圖創(chuàng)建EOS應(yīng)用程序的進程創(chuàng)建另一個EOS應(yīng)用程序的進程調(diào)試Create Process 函數(shù)調(diào)試Ps Create Process函數(shù)調(diào)試Create Process 函數(shù)2. 算法實現(xiàn)3. 需要解決的問題及解答1）.在源代碼文件NewTwoProc.c提供的源代碼基礎(chǔ)上進行修改，要求使用hello.exe同時創(chuàng)建10個進程。答：參照實驗報告第5，6部分。2）

3、.學(xué)習(xí)本書第 5 章中的 5.2 節(jié)，了解關(guān)于線程的相關(guān)知識，然后嘗試調(diào)試 PspCreateThread 函數(shù)，觀察線程控制塊（TCB）初始化的過程。 3）.在 PsCreateProcess 函數(shù)中調(diào)用了 PspCreateProcessEnvironment 函數(shù)后又先后調(diào)用了PspLoadProcessImage 和 PspCreateThread 函數(shù)，學(xué)習(xí)這些函數(shù)的主要功能。能夠交換這些函數(shù)被調(diào)用的順序嗎？思考其中的原因。答：PspCreateProcessEnvironment的主要功能是創(chuàng)建進程控制塊并且為進程創(chuàng)建了地址空間和分配了句柄表。PspLoadProcessImage

4、是將進程的可執(zhí)行映像加載到了進程的地址空間中。PspCreateThread創(chuàng)建了進程的主線程。這三個函數(shù)被調(diào)用的順序是不能夠改變的就向上面描述的加載可執(zhí)行映像之前必須已經(jīng)為進程創(chuàng)建了地址空間，這樣才能夠確定可執(zhí)行映像可以被加載到內(nèi)存的什么位置。在創(chuàng)建主線程之前必須已經(jīng)加載了可執(zhí)行映像，這樣主線程才能夠知道自己要從哪里開始執(zhí)行，執(zhí)行哪些指令。因此不能交換他們的順序。4).實驗指導(dǎo)P133-144嘗試根據(jù)之前對PsCreateProcess函數(shù)和PspCreateProcessEnvironment函數(shù)執(zhí)行過程的跟蹤調(diào)試，繪制一幅進程創(chuàng)建過程的流程圖。開始創(chuàng)建進程的地址空間創(chuàng)建進程控制塊為進程分

5、配句柄將所需的地址映像加載到進程的地址空間創(chuàng)建線程結(jié)束4. 主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)代碼及其說明5. 源程序并附上注釋 1）.滿足十個進程同時并行的，并且十個進程分別獨立的程序，其代碼設(shè)計如下#include "EOSApp.h"int main(int argc, char* argv)STARTUPINFO StartupInfo;PROCESS_INFORMATION A10;ULONG ulExitCode;/ 子進程退出碼INT nResult = 0;/ main 函數(shù)返回值。0 表示成功，非 0 表示失敗。#ifdef _DEBUG_asm("int $3

6、n nop");#endifprintf("Create ten processes and wait for the processes exit.nn");StartupInfo.StdInput = GetStdHandle(STD_INPUT_HANDLE);StartupInfo.StdOutput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);StartupInfo.StdError = GetStdHandle(STD_ERROR_HANDLE);int x10,i=0;x10=0;for(i=0;i<10;i+)if(C

7、reateProcess("A:Hello.exe", NULL, 0, &StartupInfo, &Ai)=0)xi=1;for(i=0;i<10;i+)if(xi=0)WaitForSingleObject(Ai.ProcessHandle, INFINITE);for(i=0;i<10;i+)if(xi=0)GetExitCodeProcess(Ai.ProcessHandle, &ulExitCode);printf("nThe process %d exit with %d.n",i, ulExitCode

8、);for(i=0;i<10;i+)if(x1=0)CloseHandle(Ai.ProcessHandle);CloseHandle(Ai.ThreadHandle);if(xi!=0)printf("CreateProcess Failed, Error code: 0x%X.n", GetLastError();nResult = 1;return nResult;2）.使一個進程失敗，9個進程仍舊同步進行的代碼如下：#include "EOSApp.h"int main(int argc, char* argv)STARTUPINFO St

9、artupInfo;PROCESS_INFORMATION A10;ULONG ulExitCode;/ 子進程退出碼INT nResult = 0;/ main 函數(shù)返回值。0 表示成功，非 0 表示失敗。#ifdef _DEBUG_asm("int $3n nop");#endifprintf("Create ten processes and wait for the processes exit.nn");StartupInfo.StdInput = GetStdHandle(STD_INPUT_HANDLE);StartupInfo.StdOu

10、tput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);StartupInfo.StdError = GetStdHandle(STD_ERROR_HANDLE);int x10,i=0;x10=0;if(CreateProcess("A:Hellowhat.exe", NULL, 0, &StartupInfo, &A0)=0)x0=1;for(i=1;i<10;i+)if(CreateProcess("A:Hello.exe", NULL, 0, &StartupInfo, &Ai)=0)x

11、i=1;for(i=0;i<10;i+)if(xi=0)WaitForSingleObject(Ai.ProcessHandle, INFINITE);for(i=0;i<10;i+)if(xi=0)GetExitCodeProcess(Ai.ProcessHandle, &ulExitCode);printf("nThe process %d exit with %d.n",i, ulExitCode);for(i=0;i<10;i+)if(x1=0)CloseHandle(Ai.ProcessHandle);CloseHandle(Ai.Thr

12、eadHandle);if(xi!=0)printf("CreateProcess Failed, Error code: 0x%X.n", GetLastError();nResult = 1;return nResult;6. 程序運行時的初值和運行結(jié)果（1）練習(xí)使用控制臺命令創(chuàng)建EOS應(yīng)用程序進程的具體步驟如下： 1）. 在EOS應(yīng)用程序項目的“項目管理器”窗口中雙擊Floppy.img文件，使用FloppyImageEditor工具打開此軟盤鏡像文件。 2）. 將本實驗文件夾中的Hello.exe文件拖動到FloppyImageEditor工具窗口的文件列表中釋放，

13、Hello.exe文件即被添加到軟盤鏡像文件中。Hello.exe一個EOS應(yīng)用程序，其源代碼可以參見本實驗文件夾中的Hello.c源文件。 3）. 在FloppyImageEditor中選擇“文件”菜單中的“保存”后關(guān)閉FloppyImageEditor。 4）. 按F7生成EOS應(yīng)用項目。 5）. 按F5啟動調(diào)試。OS Lab會彈出一個調(diào)試異常對話框，并中斷應(yīng)用程序的執(zhí)行。 6）. 在調(diào)試異常對話框中選擇“否”，忽略異常繼續(xù)執(zhí)行應(yīng)用程序。 7）. 激活虛擬機窗口，待該應(yīng)用程序執(zhí)行完畢后，在EOS的控制臺中輸入命令“A:Hello.exe”后回車。 8）. Hello.exe應(yīng)用程序開始執(zhí)行

14、，觀察其輸出 9）. 待Hello.exe執(zhí)行完畢后可以重復(fù)第7步，或者結(jié)束此次調(diào)試。 （2）按照下面的步驟查看應(yīng)用程序創(chuàng)建另一個應(yīng)用程序的進程的執(zhí)行結(jié)果： 1）. 使用NewProc.c文件中的源代碼替換之前創(chuàng)建的EOS應(yīng)用程序項目中的EOSApp.c文件內(nèi)的源代碼。 2）. 按F7生成修改后的EOS應(yīng)用程序項目。 3）. 按F5啟動調(diào)試。OS Lab會首先彈出一個調(diào)試異常對話框。 4）. 在調(diào)試異常對話框中選擇“否”，繼續(xù)執(zhí)行。 5）. 激活虛擬機窗口查看應(yīng)用程序輸出的內(nèi)容，可以看到父進程（EOSApp.exe）首先開始執(zhí)行并輸出內(nèi)容，父進程創(chuàng)建了子進程（Hello.exe）后，子進程開始

15、執(zhí)行并輸出內(nèi)容，待子進程結(jié)束后父進程再繼續(xù)執(zhí)行。 6）. 結(jié)束此次調(diào)試（3）按照下面的步驟調(diào)試CreateProcess函數(shù)創(chuàng)建進程的過程： 1）. 按F5啟動調(diào)試EOS應(yīng)用程序，OS Lab會首先彈出一個調(diào)試異常對話框。 2）. 選擇“是”調(diào)試異常，調(diào)試會中斷。 3）. 在main函數(shù)中調(diào)用CreateProcess函數(shù)的代碼行（第57行）添加一個斷點。 4）. 按F5繼續(xù)調(diào)試，在斷點處中斷。 5）. 按F11調(diào)試進入CreateProcess函數(shù)。此時已經(jīng)開始進入EOS內(nèi)核進行調(diào)試，（4）按照下面的步驟來分別驗證應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)內(nèi)核在進程的4G虛擬地址空間中所處的位置： 1）. 由于此時

16、在內(nèi)核的CreateProcess函數(shù)內(nèi)中斷執(zhí)行，所以在“調(diào)試”菜單的“窗口”中選擇“反匯編”，會在“反匯編”窗口中顯示CreateProcess函數(shù)的指令對應(yīng)的反匯編代碼?！胺磪R編”窗口的左側(cè)顯示的是指令所在的虛擬地址?？梢钥吹剿兄噶畹奶摂M地址都大于0x80000000，說明內(nèi)核（kernel.dll）處于高2G的虛擬地址空間中。 2）. 在“調(diào)用堆棧”窗口中雙擊main函數(shù)項，設(shè)置main函數(shù)的調(diào)用堆棧幀為活動的。在“反匯編”窗口中查看main函數(shù)的指令所在的虛擬地址都是小于0x80000000，說明應(yīng)用程序（eosapp.exe）處于低2G的虛擬地址空間中。 3）. 在“調(diào)用堆?！贝翱?/p>

17、中雙擊CreateProcess函數(shù)項，重新設(shè)置CreateProcess函數(shù)的調(diào)用堆棧幀為活動的。關(guān)閉“反匯編”窗口。 4）.接下來觀察eosapi.c文件中CreateProcess函數(shù)的源代碼，可以看到此函數(shù)只是調(diào)用了EOS內(nèi)核函數(shù)PsCreateProcess并將創(chuàng)建進程所用到的參數(shù)傳遞給了此函數(shù)。所以，按F11可以調(diào)試進入create.c文件中的PsCreateProcess函數(shù)，在此函數(shù)中才開始執(zhí)行創(chuàng)建進程的各項操作。 （5）調(diào)試PspCreateProcessEnvironment函數(shù)的步驟如下： 1）. 在PsCreateProcess函數(shù)中找到調(diào)用PspCreateProce

18、ssEnvironment函數(shù)的代碼行（create.c文件的第163行），并在此行添加一個斷點。 2）. 按F5繼續(xù)調(diào)試，到此斷點處中斷。 3）. 按F11調(diào)試進入PspCreateProcessEnvironment函數(shù)。 由于PspCreateProcessEnvironment函數(shù)的主要功能是創(chuàng)建進程控制塊并初始化其中的部分信息，所以在此函數(shù)的開始，定義了一個進程控制塊的指針變量NewProcess。在此函數(shù)中查找到創(chuàng)建進程控制塊的代碼行（create.c文件的第418行） （5）按照下面的步驟調(diào)試進程控制塊的創(chuàng)建過程： 1）. 在調(diào)用ObCreateObject函數(shù)的代碼行（crea

19、te.c文件的第418行）添加一個斷點。 2）. 按F5繼續(xù)調(diào)試，到此斷點處中斷。 3）. 按F10執(zhí)行此函數(shù)后中斷。 4）. 此時為了查看進程控制塊中的信息，將表達式*NewProcess添加到“監(jiān)視”窗口中。 5）. 將鼠標移動到“監(jiān)視”窗口中此表達式的“值”屬性上，會彈出一個臨時窗口，在臨時窗口中會按照進程控制塊的結(jié)構(gòu)顯示各個成員變量的值（可以參考PROCESS結(jié)構(gòu)體的定義）。由于只是新建了進程控制塊，還沒有初始化其中成員變量，所以值都為0。 （6）接下來調(diào)試初始化進程控制塊中各個成員變量的過程： 1）. 首先創(chuàng)建進程的地址空間，即4G虛擬地址空間。在代碼行（create.c文件的第43

20、7行） NewProcess->Pas = MmCreateProcessAddressSpace(); 添加一個斷點。 2）. 按F5繼續(xù)調(diào)試，到此斷點處中斷。 3）. 按F10執(zhí)行此行代碼后中斷。 4）. 在“監(jiān)視”窗口中查看進程控制塊的成員變量Pas的值已經(jīng)不再是0。說明已經(jīng)初始化了進程的4G虛擬地址空間。 5）. 使用F10一步步調(diào)試PspCreateProcessEnvironment函數(shù)中后面的代碼，在調(diào)試的過程中根據(jù)執(zhí)行的源代碼，查看“監(jiān)視”窗口中*NewProcess表達式的值，觀察進程控制塊中哪些成員變量是被哪些代碼初始化的，哪些成員變量還沒有被初始化。 （1） （2）

21、 （3） （4） （5） （6） （7） （8） （9） （10） （11）6）. 當(dāng)從PspCreateProcessEnvironment函數(shù)返回到PsCreateProcess函數(shù)后，停止按F10。此時“監(jiān)視”窗口中已經(jīng)不能再顯示表達式*NewProcess的值了，在PsCreateProcess函數(shù)中是使用ProcessObject指針指向進程控制塊的，所以將表達式*ProcessObject添加到“監(jiān)視”窗口中就可以繼續(xù)觀察新建進程控制塊中的信息。 7）. 接下來繼續(xù)使用F10一步步調(diào)試PsCreateProcess函數(shù)中的代碼，同樣要注意觀察執(zhí)行后的代碼修改了進程控制塊中的哪些成員變量。當(dāng)調(diào)試到PsCreateProcess函數(shù)的最后一行代碼時，查看進程控制塊中的信息，此時所有的成員變量都已經(jīng)被初始化了（注意觀察成員ImageName的值）。 （1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8）8）. 按F5繼續(xù)執(zhí)行，EOS內(nèi)核會為剛剛初始化完畢的進程控制塊新建一個進程。激活虛擬機窗口查看新建進程執(zhí)行的結(jié)果。 9）.