合肥工业大学操作系统实验报告

操作系统实验报告

班级：计算机科学与技术

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实验3 进程的创建

一、实验目的

练习使用EOS API 函数CreateProcess 创建一个进程，掌握创建进程的方法，理解进程和程序的区别。

调试跟踪CreateProcess 函数的执行过程，了解进程的创建过程，理解进程是资源分配的单位。

二、实验过程记录

1.

/*Hello.c*/

#include "EOSApp.h"

int main(int argc, char* argv[])

{

int i;

for (i = 1; i <= 5; i++) {

printf("Hello,world! %d\n", i);

Sleep(1000);

}

printf("Bye-bye!\n");

return 0;

}

作用:测试软盘镜像中的程序。输出"Hello,world! I”并循环输出五次,每次挂起1000ms,最后输出” Bye-b ye!”。

结果:

2.

/*NewProc.c*/

#include "EOSApp.h"

int main(int argc, char* argv[])

{

STARTUPINFO StartupInfo;

PROCESS_INFORMATION ProcInfo;

ULONG ulExitCode; // 子进程退出码

INT nResult = 0; // main 函数返回值。0 表示成功，非0 表示失败。

#ifdef _DEBUG

__asm("int $3\n nop");

#endif

printf("Create a process and wait for the process exit...\n\n");

//

// 使子进程和父进程使用相同的标准句柄。

//

StartupInfo.StdInput = GetStdHandle(STD_INPUT_HANDLE);

StartupInfo.StdOutput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);

StartupInfo.StdError = GetStdHandle(STD_ERROR_HANDLE);

//

// 创建子进程。

//

if (CreateProcess("A:\\Hello.exe", NULL, 0, &StartupInfo, &ProcInfo)) {

//

// 创建子进程成功，等待子进程运行结束。

//

WaitForSingleObject(ProcInfo.ProcessHandle, INFINITE);

//

// 得到并输出子进程的退出码。

//

GetExitCodeProcess(ProcInfo.ProcessHandle, &ulExitCode);

printf("\nThe process exit with %d.\n", ulExitCode);

//

// 关闭不再使用的句柄。

//

CloseHandle(ProcInfo.ProcessHandle);

CloseHandle(ProcInfo.ThreadHandle);

} else {

printf("CreateProcess Failed, Error code: 0x%X.\n", GetLastError());

nResult = 1;

}

return nResult;

}

作用:软盘镜像引导成功后自动执行EOSAPP.exe,创建父进程,然后父进程首先开始执行并输出内容，父进程创建了子进程（Hello.exe）后，子进程开始执行并输出内容，待子进程结束后父进程再继续执行。

结果:

调试CreateProcess 函数

1)按F5 启动调试EOS 应用程序，OS Lab 会首先弹出一个调试异常对话框。

2)选择“是”调试异常，调试会中断。

3)在main 函数中调用CreateProcess 函数的代码行（第57 行）添加一个断点。

4)按F5 继续调试，在断点处中断。

5)按F11 调试进入CreateProcess 函数。此时已经开始进入EOS 内核进行调试.

验证:验证了了一个进程可以包含多个程序，该父进程包含了eosapp.exe 和kernel.dll 两个程序; 内核（kernel.dll）处于高2G 的虚拟地址空间中; 应用程序（eosapp.exe）处于低2G 的虚拟地址空间中.

数据展示: CreateProcess 函数的指令的虚拟地址都大于0x80000000; main 函数的指令所在的虚拟地址都是小于0x80000000.

调试PsCreateProcess 函数

调试PspCreateProcessEnvironment 函数

1.在PsCreateProcess 函数中找到调用PspCreateProcessEnvironment 函数的代码行

（create.c文件的第163 行），并在此行添加一个断点。

2.按F5 继续调试，到此断点处中断。

3.按F11 调试进入PspCreateProcessEnvironment 函数。

调试进程控制块的创建过程：

1.在调用ObCreateObject 函数的代码行（create.c 文件的第418 行）添加一个断点。

2.按F5 继续调试，到此断点处中断。

3.按F10 执行此函数后中断。

4.此时为了查看进程控制块中的信息，将表达式*NewProcess 添加到“监视”窗口中。

5.将鼠标移动到“监视”窗口中此表达式的“值”属性上，会弹出一个临时窗口，在临

时窗口中会按照进程控制块的结构显示各个成员变量的值（可以参考PROCESS 结构体的定义）。由于只是新建了进程控制块，还没有初始化其中成员变量，所以值都为0。

接下来调试初始化进程控制块中各个成员变量的过程：

1.首先创建进程的地址空间，即4G 虚拟地址空间。在代码行（create.c 文件的第437

行）

NewProcess->Pas = MmCreateProcessAddressSpace();

添加一个断点。

2.按F5 继续调试，到此断点处中断。

3.按F10 执行此行代码后中断。

4.在“监视”窗口中查看进程控制块的成员变量Pas 的值已经不再是0。说明已经初

始化了进程的4G 虚拟地址空间。

5.使用F10 一步步调试PspCreateProcessEnvironment 函数中后面的代码，在调试的过

程中根据执行的源代码，查看“监视”窗口中*NewProcess 表达式的值，观察进程控制块中哪些成员变量是被哪些代码初始化的，哪些成员变量还没有被初始化。

6.当从PspCreateProcessEnvironment 函数返回到PsCreateProcess 函数后，停止按

F10。此时“监视”窗口中已经不能再显示表达式*NewProcess 的值了，在PsCreateProcess 函数中是使用ProcessObject 指针指向进程控制块的，所以将表达式*ProcessObject 添加到“监视”窗口中就可以继续观察新建进程控制块中的信息。

7.接下来继续使用F10 一步步调试PsCreateProcess 函数中的代码，同样要注意观察执

行后的代码修改了进程控制块中的哪些成员变量。当调试到PsCreateProcess 函数的最后一行代码时，查看进程控制块中的信息，此时所有的成员变量都已经被初始化了（注意观察成员ImageName 的值）。

8.按F5 继续执行，EOS 内核会为刚刚初始化完毕的进程控制块新建一个进程。激活虚

拟机窗口查看新建进程执行的结果。

9.在OS Lab 中选择“调试”菜单中的“停止调试”结束此次调试。

10.选择“调试”菜单中的“删除所有断点”。

验证:在PsCreateProcess 函数中首先调用了PspCreateProcessEnvironment 函数来创建进程控制块. ObCreateObject 函数会在由EOS 内核管理的内存中创建了一个新的进程控制块（也就是分配了一块内存），并由NewProcess 返回进程控制块的指针（也就是所分配内存的起始地址）

数据展示:ObCreateObject 函数创建新的进程控制块时*NewProcess, 还没有初始化其中成员变量，所以值都为0。初始化进程控制块中各个成员变量的过程中, 进程控制块的成员变量Pas 的值已经不再是0。

3.

/* NewTwoProc.c*/

#include "EOSApp.h"

int main(int argc, char* argv[])

{

STARTUPINFO StartupInfo;

PROCESS_INFORMATION ProcInfoOne, ProcInfoTwo;

ULONG ulExitCode; // 子进程退出码

INT nResult = 0; // main 函数返回值。0 表示成功，非0 表示失败。

#ifdef _DEBUG

__asm("int $3\n nop");

#endif

printf("Create two processes and wait for the processes exit...\n\n");

//

// 使子进程和父进程使用相同的标准句柄。

//

StartupInfo.StdInput = GetStdHandle(STD_INPUT_HANDLE);

StartupInfo.StdOutput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);

StartupInfo.StdError = GetStdHandle(STD_ERROR_HANDLE);

//

// 为一个应用程序同时创建两个子进程。

//

if (CreateProcess("A:\\Hello.exe", NULL, 0, &StartupInfo, &ProcInfoOne)

&& CreateProcess("A:\\Hello.exe", NULL, 0, &StartupInfo, &ProcInfoTwo)) {

//

// 创建子进程成功，等待子进程运行结束。

//

WaitForSingleObject(ProcInfoOne.ProcessHandle, INFINITE);

WaitForSingleObject(ProcInfoTwo.ProcessHandle, INFINITE);

//

// 得到并输出子进程的退出码。

//

GetExitCodeProcess(ProcInfoOne.ProcessHandle, &ulExitCode);

printf("\nThe process one exit with %d.\n", ulExitCode);

GetExitCodeProcess(ProcInfoTwo.ProcessHandle, &ulExitCode);

printf("\nThe process two exit with %d.\n", ulExitCode);

//

// 关闭不再使用的句柄。

//

CloseHandle(ProcInfoOne.ProcessHandle);

CloseHandle(ProcInfoOne.ThreadHandle);

CloseHandle(ProcInfoTwo.ProcessHandle);

CloseHandle(ProcInfoTwo.ThreadHandle);

} else {

printf("CreateProcess Failed, Error code: 0x%X.\n", GetLastError());

nResult = 1;

}

return nResult;

}

作用:在eosapp.exe父进程下,为hello.exe创建两个子进程,分别等待两个子进程结束,得到退出码后关闭句柄。

结果:交替分别显示两遍"Hello,world! (1~5)”以及” By e-bye!”。

三、思考与练习

3.在PsCreateProcess 函数中调用了PspCreateProcessEnvironment 函数后又先后调用了PspLoadProcessImage 和PspCreateThread 函数，学习这些函数的主要功能。能够交换这些函数被调用的顺序吗？思考其中的原因。

答: PspCreateProcessEnvironment的主要功能是创建进程控制块,并且为进程创建地址空间和分配句柄表。PspLoadProcessImage是将进程的可执行映像加载到进程的地址空间中。PspCreateThread创建了进程的主线程。这三个函数被调用的顺序是不能够改变的。加载可执行映像之前必须已经为进程分配了地址空间,这样才能够确定可执行映像可以被加载到内