【操作系统】探究进程奥秘:显示进程列表的解密与实战

简介: 【操作系统】探究进程奥秘:显示进程列表的解密与实战



🌌1 初识Linux OS

Linux是一种开源的Unix-like操作系统内核,它是基于POSIX和Unix的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。Linux内核最初是由芬兰程序员Linus Torvalds在1991年创建的,之后成为自由软件和开源社区的一个主要项目。

以下是Linux操作系统的一些主要特点和组成部分:

  1. 内核(Kernel): Linux内核是操作系统的核心,它管理系统资源,如处理器、内存、设备驱动程序等。Linus Torvalds最初编写了Linux内核,它是Linux操作系统的基础。
  2. Shell(命令解释器): Linux操作系统使用命令行界面(CLI),用户与系统交互通过Shell。用户可以通过输入命令执行各种任务,管理文件、进程、权限等。常见的Shell包括Bash(Bourne Again SHell)和Zsh。
  3. 文件系统: Linux支持多种文件系统,包括Ext4、XFS、Btrfs等。文件系统负责管理存储设备上的文件和目录,以及文件的权限、所有权等信息。
  4. 用户界面: 虽然Linux以CLI为主,但也支持图形用户界面(GUI)。常见的Linux桌面环境有GNOME、KDE、XFCE等,它们提供了直观的用户体验。
  5. 软件包管理系统: 大多数Linux发行版都有自己的软件包管理系统,用于安装、更新和删除软件。常见的包管理工具有APT(Debian/Ubuntu)、YUM(Red Hat/CentOS)、Pacman(Arch Linux)等。
  6. 网络功能: Linux具有强大的网络功能,支持各种网络协议和服务。它可以作为服务器运行各种网络服务,如Web服务器(Apache、Nginx)、邮件服务器(Postfix、Sendmail)、文件服务器(Samba)等。
  7. 多用户和多任务: Linux是一个多用户系统,多个用户可以同时访问同一台机器。它也是一个多任务系统,可以同时运行多个进程。
  8. 安全性: Linux以安全性而闻名,系统管理员可以设置用户权限、访问控制列表(ACLs)等来确保系统的安全性。
  9. 开源和自由: Linux是开源软件,其源代码可以被任何人查看、修改和分发。大多数Linux发行版是免费提供的,用户可以自由选择、使用和分发。
  10. 发行版(Distribution): 由于Linux内核是开源的,不同的组织和社区创建了各种Linux发行版,例如Ubuntu、Debian、Fedora、CentOS、Arch Linux等。每个发行版都有自己的特点和包管理系统。

总体而言,Linux操作系统是一个强大、灵活且可定制的操作系统,广泛应用于服务器、嵌入式系统、超级计算机等各种领域。


🌌2 显示进程列表

🌍2.1 研究目的

  1. 掌握进程结构及进程管理原理:理解进程结构是深入研究操作系统的基础。进程是程序的执行实体,了解其结构包括进程控制块、程序计数器、寄存器等要素。同时,深入了解进程管理原理,如进程的创建、调度、同步和通信,是为了有效地协调和控制各个进程,确保系统资源的合理利用。
  2. 进一步了解用户空间和内核空间的概念:用户空间和内核空间是操作系统的关键概念。用户空间是给用户程序提供的独立内存空间,而内核空间是操作系统内核运行的特权空间。通过研究显示进程列表,可以更深入地理解用户空间和内核空间之间的切换机制,以及用户程序和操作系统内核之间的交互方式。
  3. 加深对进程调度算法的理解:进程调度算法直接影响系统的性能和响应速度。通过研究显示进程列表,可以深入了解不同的进程调度算法,如先来先服务(FCFS)、最短作业优先(SJF)、轮转法(Round Robin)等。了解这些算法的优缺点,有助于优化系统的性能和资源利用效率。
  4. 探讨进程间通信和同步机制:多个进程之间的通信和同步是操作系统设计中的关键问题。通过研究显示进程列表,可以更深入地了解进程间通信的方式,如共享内存,以及同步机制的实现,如信号量、互斥锁等。这有助于确保进程间协同工作的正确性和稳定性。

🌍2.2 研究内容

  1. 进程列表的获取和展示: 研究如何在操作系统中获取和展示当前运行的进程列表。这包括了理解系统调用和API,以及使用相应的工具或命令行来检索有关正在运行进程的信息。了解进程的状态、PID(进程标识符)、CPU利用率等关键信息是这个方面的核心内容。
  2. 进程调度和优先级: 深入研究操作系统是如何进行进程调度的,包括进程的创建、暂停、恢复和终止等操作。了解进程调度算法和优先级策略,以及它们如何影响系统性能和响应时间,是理解操作系统中进程列表管理的重要组成部分。
  3. 进程通信和同步: 研究进程之间的通信和同步机制,以确保它们能够有效地协同工作。这可能涉及到共享内存、消息传递、信号和同步原语等概念。了解这些机制有助于理解进程列表中的多任务协作,以及如何避免竞态条件和死锁等问题。

🌍2.3 研究步骤

1.使用vi /usr/src/linux-2.4.20-8/include /linux/sched.h查看task_struct结构中的成员变量,后续显示的变量名称可在此处找到.

2.参考ppt给定源码,根据task_struct结构中找出的十个成员变量通过指针指向,并使用%字符限制显示格式(此处需要在task_struct结构中提前记录变量所属类型和变量名)

3.输入gcc -c –I/usr/src/linux-2.4.20-8/include –Wall xxx.c进行编译,并使用ls查看编译成功显示xxx.o文件.

4.输入insmod xxx.o进行挂载,显示挂载成功.

5.输入dmesg查看日志信息显示十列,其中第一列为变量名.

6.输入rmmod xxx取消挂载,显示Quit等信息.


🌍2.4 研究过程


🌍2.5 研究心得

  1. 深入理解用户空间和内核空间: 通过本次试验,我加深了对用户空间和内核空间的理解。特别是在研究进程结构和管理原理时,我意识到这两个空间的界限对于操作系统的正常运行至关重要。了解了task_struct结构体的成员变量,并发现进程通过双向循环链表连接,这进一步加深了我对用户空间和内核空间交互的认识。
  2. 掌握进程结构及管理原理: 在课程设计中,我通过查询task_struct结构体,深入了解了进程的结构和管理原理。了解到进程通过task_struct的next_task和prev_task成员变量形成链表,而通过指针操作,可以灵活地管理和控制进程。这为我理解操作系统中进程管理的底层机制提供了实际案例和经验。
  3. 挑战和优化显示格式: 在进行dmesg显示的表头格式设置时,我面临了一些挑战,特别是在限定格式时遇到了显示不全的问题。我通过采用空格限制和调整%限定符的方式,虽然较为笨拙但在不断的尝试中,我找到了较为美观和有效的显示格式。这过程中,我也学到了通过编译和挂载等方式进行实时调试和优化的重要性,为后续的实际项目开发积累了经验。

📝总结

Linux操作系统的领域就像一片未被勘探的信息大海,引领你勇敢踏入开源系统的神秘领域。这是一场独特的学习冒险,从基本概念到系统架构,逐步揭示更深层次的操作系统原理、命令行工具和高级系统管理的奥秘。


目录
相关文章
|
22天前
|
消息中间件 存储 算法
【软件设计师备考 专题 】操作系统的内核(中断控制)、进程、线程概念
【软件设计师备考 专题 】操作系统的内核(中断控制)、进程、线程概念
66 0
|
17天前
|
资源调度 监控 算法
深入理解操作系统:进程管理与调度策略
本文旨在探讨操作系统中进程管理的核心概念及其实现机制,特别是进程调度策略对系统性能的影响。通过分析不同类型操作系统的进程调度算法,我们能够了解这些策略如何平衡响应时间、吞吐量和公平性等关键指标。文章首先介绍进程的基本概念和状态转换,随后深入讨论各种调度策略,如先来先服务(FCFS)、短作业优先(SJF)、轮转(RR)以及多级反馈队列(MLQ)。最后,文章将评估现代操作系统在面对多核处理器和虚拟化技术时,进程调度策略的创新趋势。
|
8天前
|
算法 Linux 调度
深入理解操作系统的进程调度策略
【4月更文挑战第8天】本文深入剖析了操作系统中的关键组成部分——进程调度策略。首先,我们定义了进程调度并解释了其在资源分配和系统性能中的作用。接着,探讨了几种经典的调度算法,包括先来先服务(FCFS)、短作业优先(SJF)以及多级反馈队列(MLQ)。通过比较这些算法的优缺点,本文揭示了它们在现实世界操作系统中的应用与局限性。最后,文章指出了未来进程调度策略可能的发展方向,特别是针对多核处理器和云计算环境的适应性。
|
9天前
|
算法 调度 UED
深入理解操作系统中的进程调度策略
【4月更文挑战第7天】 在多任务操作系统中,进程调度策略是决定系统性能和响应速度的关键因素之一。本文将探讨现代操作系统中常用的进程调度算法,包括先来先服务、短作业优先、轮转调度以及多级反馈队列等。通过比较各自的优势与局限性,我们旨在为读者提供一个全面的视角,以理解如何根据不同场景选择合适的调度策略,从而优化系统资源分配和提升用户体验。
|
18天前
|
机器学习/深度学习 人工智能 搜索推荐
未来操作系统发展趋势探究
随着科技的不断进步和应用领域的不断拓展,操作系统作为计算机系统的核心组成部分,也在不断演化与创新。本文将从未来操作系统的发展趋势出发,探讨人工智能、物联网和安全性等方面对操作系统的影响,展望未来操作系统的可能发展方向。
15 2
|
26天前
|
算法 调度 开发者
深入理解操作系统的进程调度策略
【2月更文挑战第30天】 在现代操作系统中,进程调度策略是其核心组成部分之一,关系到系统资源的合理分配和任务执行的高效性。本文将详细分析几种常见的进程调度算法,包括先来先服务(FCFS)、短作业优先(SJF)、轮转调度(RR)和多级反馈队列(MLFQ),并探讨它们在不同场景下的适用性和优缺点。通过对比分析,旨在帮助读者深入理解进程调度机制,以及在实际系统设计时如何根据需求选择合适的调度策略。
|
26天前
|
算法 大数据 Linux
深入理解操作系统之进程管理的艺术
【2月更文挑战第30天】 在现代计算机系统中,操作系统扮演着指挥官的角色,而进程管理则是其核心职能之一。本文旨在探讨操作系统中进程管理的关键技术和原理,以及它们如何影响系统性能和用户体验。文章将详细解析进程的概念、生命周期、调度算法及进程间的通信机制,并讨论当前操作系统如Linux和Windows在进程管理方面的创新策略。通过深入分析,本文揭示了高效进程管理对于提升操作系统响应速度和资源利用率的重要性。
|
26天前
|
机器学习/深度学习 算法 调度
深入理解操作系统中的进程调度策略
【2月更文挑战第30天】 本文聚焦于操作系统核心功能之一——进程调度,探究其背后的策略与影响性能的关键因素。不同于传统的摘要重述,我们将通过分析进程调度的复杂性、设计目标和不同调度算法的特点,来揭示操作系统如何在多任务环境中确保资源合理分配与系统响应效率。文章将详细讨论几种经典调度策略,并比较它们在不同应用场景下的表现和适用性。
|
26天前
|
Unix Shell Linux
Linux 终端和进程的关系,以及在终端前后台切换进程
Linux 终端和进程的关系,以及在终端前后台切换进程
26 1
|
25天前
|
存储 Shell Linux
【Shell 命令集合 系统设置 】⭐⭐⭐Linux 限制进程资源 ulimit命令 使用指南
【Shell 命令集合 系统设置 】⭐⭐⭐Linux 限制进程资源 ulimit命令 使用指南
30 0