操作系统：实验二进程控制

ゝ一纸荒年。 2022-03-07 15:40 642阅读 0赞

## 实验二 进程控制 16281002 杜永坤 计科1601 ##

实验题目：根据课堂所学内容和基础知识介绍，完成实验题目。

###### 1、打开一个vi进程。通过ps命令以及选择合适的参数，只显示名字为vi的进程。寻找vi进程的父进程，直到init进程为止。记录过程中所有进程的ID和父进程ID。将得到的进程树和由pstree命令的得到的进程树进行比较。 ######

实验过程：  
先打开一个终端  
输入vi 回车  
进入到如下界面：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTcwNTcwMw_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
然后打开一个新的终端  
输入 ps -ef  
ps -ef 显示整个环境（主机）中所有进程详细信息  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTcwNTcwMw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
UID ：程序被该 UID 所拥有  
PID ：就是这个程序的 ID  
PPID ：则是其上级父程序的ID  
C ：CPU使用的资源百分比  
STIME ：系统启动时间  
TTY ：登入者的终端机位置  
TIME ：使用掉的CPU时间。  
CMD ：所下达的是什么指令  
然后寻找CMD为vi的进程

![在这里插入图片描述][20190317111312314.png]  
可以看到进程为1971 然后它的父进程为1776  
可以得到  
1972-1776-1770-1247-1

使用pstree -p  
得到下面的进程树  
可以看到所以的进程都是依附在systemd(1)这个进程下面，它的进程PID是1  
然后systemd(1247)是它的一个子进程再往后依次为gnome-terminal-(1770)──bash(1776)───vi(1971)  
systemd(1)─┬─ModemManager(568)─┬─\{ModemManager\}(655)  
│ └─\{ModemManager\}(665)  
├─NetworkManager(557)─┬─\{NetworkManager\}(692)  
│ └─\{NetworkManager\}(698)  
├─VGAuthService(595)  
├─accounts-daemon(576)─┬─\{accounts-daemon\}(623)  
│ └─\{accounts-daemon\}(658)  
├─acpid(565)  
├─avahi-daemon(579)───avahi-daemon(624)  
├─boltd(1136)─┬─\{boltd\}(1141)  
│ └─\{boltd\}(1143)  
├─colord(1213)─┬─\{colord\}(1214)  
│ └─\{colord\}(1217)  
├─cron(555)  
├─cups-browsed(646)─┬─\{cups-browsed\}(695)  
│ └─\{cups-browsed\}(696)  
├─cupsd(598)───dbus(693)  
├─dbus-daemon(530)  
├─dbus-daemon(1316)  
├─fcitx(1302)───\{fcitx\}(1784)  
├─fcitx-dbus-watc(1323)  
├─fwupd(1870)─┬─\{fwupd\}(1874)  
│ ├─\{fwupd\}(1876)  
│ ├─\{fwupd\}(1877)  
│ └─\{fwupd\}(1878)  
├─gdm3(776)─┬─gdm-session-wor(797)─┬─gdm-wayland-ses(973)─┬─gnome-session-b+  
│ │ │ ├─\{gdm-wayland-se+  
│ │ │ └─\{gdm-wayland-se+  
│ │ ├─\{gdm-session-wor\}(810)  
│ │ └─\{gdm-session-wor\}(811)  
│ ├─gdm-session-wor(1243)─┬─gdm-x-session(1265)─┬─Xorg(1267)───\{X+  
│ │ │ ├─gnome-session-b+  
│ │ │ ├─\{gdm-x-session\}+  
│ │ │ └─\{gdm-x-session\}+  
│ │ ├─\{gdm-session-wor\}(1244)  
│ │ └─\{gdm-session-wor\}(1245)  
│ ├─\{gdm3\}(792)  
│ └─\{gdm3\}(794)  
├─gnome-keyring-d(1261)─┬─\{gnome-keyring-d\}(1262)  
│ ├─\{gnome-keyring-d\}(1263)  
│ └─\{gnome-keyring-d\}(1395)  
├─gsd-printer(1573)─┬─\{gsd-printer\}(1577)  
│ └─\{gsd-printer\}(1578)  
├─ibus-x11(1126)─┬─\{ibus-x11\}(1202)  
│ └─\{ibus-x11\}(1203)  
├─ibus-x11(1436)─┬─\{ibus-x11\}(1446)  
│ └─\{ibus-x11\}(1447)  
├─irqbalance(552)───\{irqbalance\}(564)  
├─kerneloops(1083)  
├─kerneloops(1087)  
├─networkd-dispat(550)───\{networkd-dispat\}(745)  
├─packagekitd(1140)─┬─\{packagekitd\}(1144)  
│ └─\{packagekitd\}(1145)  
├─polkitd(666)─┬─\{polkitd\}(668)  
│ └─\{polkitd\}(672)  
├─pulseaudio(1420)─┬─\{pulseaudio\}(1421)  
│ └─\{pulseaudio\}(1422)  
├─rsyslogd(563)─┬─\{rsyslogd\}(586)  
│ ├─\{rsyslogd\}(587)  
│ └─\{rsyslogd\}(588)  
├─rtkit-daemon(1107)─┬─\{rtkit-daemon\}(1108)  
│ └─\{rtkit-daemon\}(1109)  
├─snapd(594)─┬─\{snapd\}(721)  
│ ├─\{snapd\}(722)  
│ ├─\{snapd\}(723)  
│ ├─\{snapd\}(724)  
│ ├─\{snapd\}(747)  
│ ├─\{snapd\}(748)  
│ ├─\{snapd\}(853)  
│ ├─\{snapd\}(855)  
│ ├─\{snapd\}(856)  
│ ├─\{snapd\}(1893)  
│ ├─\{snapd\}(1938)  
│ └─\{snapd\}(1939)  
├─sogou-qimpanel(1717)─┬─\{sogou-qimpanel\}(1753)  
│ ├─\{sogou-qimpanel\}(1754)  
│ ├─\{sogou-qimpanel\}(1755)  
│ ├─\{sogou-qimpanel\}(1756)  
│ ├─\{sogou-qimpanel\}(1757)  
│ ├─\{sogou-qimpanel\}(1758)  
│ ├─\{sogou-qimpanel\}(1759)  
│ ├─\{sogou-qimpanel\}(1760)  
│ ├─\{sogou-qimpanel\}(1761)  
│ └─\{sogou-qimpanel\}(1762)  
├─sogou-qimpanel-(1791)  
├─systemd(910)─┬─(sd-pam)(918)  
│ ├─at-spi-bus-laun(1095)─┬─dbus-daemon(1100)  
│ │ ├─\{at-spi-bus-laun\}(1096)  
│ │ ├─\{at-spi-bus-laun\}(1097)  
│ │ └─\{at-spi-bus-laun\}(1099)  
│ ├─at-spi2-registr(1102)─┬─\{at-spi2-registr\}(1103)  
│ │ └─\{at-spi2-registr\}(1104)  
│ ├─dbus-daemon(975)  
│ ├─ibus-portal(1129)─┬─\{ibus-portal\}(1131)  
│ │ └─\{ibus-portal\}(1132)  
│ └─pulseaudio(1106)─┬─\{pulseaudio\}(1110)  
│ └─\{pulseaudio\}(1111)  
├─systemd(1247)─┬─(sd-pam)(1248)  
│ ├─at-spi-bus-laun(1374)─┬─dbus-daemon(1379)  
│ │ ├─\{at-spi-bus-laun\}(1375)  
│ │ ├─\{at-spi-bus-laun\}(1376)  
│ │ └─\{at-spi-bus-laun\}(1378)  
│ ├─at-spi2-registr(1382)─┬─\{at-spi2-registr\}(1383)  
│ │ └─\{at-spi2-registr\}(1384)  
│ ├─dbus-daemon(1274)  
│ ├─dconf-service(1466)─┬─\{dconf-service\}(1472)  
│ │ └─\{dconf-service\}(1473)  
│ ├─evolution-addre(1673)─┬─evolution-addre(1682)─┬─\{evolutio+  
│ │ │ ├─\{evolutio+  
│ │ │ ├─\{evolutio+  
│ │ │ ├─\{evolutio+  
│ │ │ └─\{evolutio+  
│ │ ├─\{evolution-addre\}(1676)  
│ │ ├─\{evolution-addre\}(1677)  
│ │ ├─\{evolution-addre\}(1678)  
│ │ └─\{evolution-addre\}(1679)  
│ ├─evolution-calen(1634)─┬─evolution-calen(1655)─┬─\{evolutio+  
│ │ │ ├─\{evolutio+  
│ │ │ ├─\{evolutio+  
│ │ │ ├─\{evolutio+  
│ │ │ ├─\{evolutio+  
│ │ │ ├─\{evolutio+  
│ │ │ ├─\{evolutio+  
│ │ │ └─\{evolutio+  
│ │ ├─\{evolution-calen\}(1645)  
│ │ ├─\{evolution-calen\}(1647)  
│ │ ├─\{evolution-calen\}(1649)  
│ │ └─\{evolution-calen\}(1650)  
│ ├─evolution-sourc(1455)─┬─\{evolution-sourc\}(1456)  
│ │ ├─\{evolution-sourc\}(1457)  
│ │ └─\{evolution-sourc\}(1458)  
│ ├─gconfd-2(1712)  
│ ├─gnome-shell-cal(1449)─┬─\{gnome-shell-cal\}(1452)  
│ │ ├─\{gnome-shell-cal\}(1454)  
│ │ ├─\{gnome-shell-cal\}(1470)  
│ │ ├─\{gnome-shell-cal\}(1471)  
│ │ └─\{gnome-shell-cal\}(1632)  
│ ├─gnome-terminal-(1770)─┬─bash(1776)───vi(1971)  
│ │ ├─bash(1974)───pstree(2044)  
│ │ ├─\{gnome-terminal-\}(1771)  
│ │ ├─\{gnome-terminal-\}(1772)  
│ │ └─\{gnome-terminal-\}(1773)  
│ ├─goa-daemon(1463)─┬─\{goa-daemon\}(1482)  
│ │ ├─\{goa-daemon\}(1484)  
│ │ └─\{goa-daemon\}(1485)  
│ ├─goa-identity-se(1488)─┬─\{goa-identity-se\}(1492)  
│ │ ├─\{goa-identity-se\}(1493)  
│ │ └─\{goa-identity-se\}(1495)  
│ ├─gvfs-afc-volume(1494)─┬─\{gvfs-afc-volume\}(1496)  
│ │ ├─\{gvfs-afc-volume\}(1497)  
│ │ └─\{gvfs-afc-volume\}(1499)  
│ ├─gvfs-goa-volume(1500)─┬─\{gvfs-goa-volume\}(1501)  
│ │ └─\{gvfs-goa-volume\}(1502)  
│ ├─gvfs-gphoto2-vo(1481)─┬─\{gvfs-gphoto2-vo\}(1489)  
│ │ └─\{gvfs-gphoto2-vo\}(1491)  
│ ├─gvfs-mtp-volume(1477)─┬─\{gvfs-mtp-volume\}(1478)  
│ │ └─\{gvfs-mtp-volume\}(1480)  
│ ├─gvfs-udisks2-vo(1469)─┬─\{gvfs-udisks2-vo\}(1474)  
│ │ └─\{gvfs-udisks2-vo\}(1475)  
│ ├─gvfsd(1404)─┬─gvfsd-trash(1627)─┬─\{gvfsd-trash\}(1630)  
│ │ │ └─\{gvfsd-trash\}(1631)  
│ │ ├─\{gvfsd\}(1405)  
│ │ └─\{gvfsd\}(1406)  
│ ├─gvfsd-fuse(1409)─┬─\{gvfsd-fuse\}(1412)  
│ │ ├─\{gvfsd-fuse\}(1413)  
│ │ ├─\{gvfsd-fuse\}(1414)  
│ │ ├─\{gvfsd-fuse\}(1415)  
│ │ └─\{gvfsd-fuse\}(1416)  
│ ├─gvfsd-metadata(1706)─┬─\{gvfsd-metadata\}(1707)  
│ │ └─\{gvfsd-metadata\}(1708)  
│ ├─ibus-portal(1439)─┬─\{ibus-portal\}(1442)  
│ │ └─\{ibus-portal\}(1443)  
│ └─nautilus(1638)─┬─\{nautilus\}(1642)  
│ ├─\{nautilus\}(1643)  
│ └─\{nautilus\}(1646)  
├─systemd-journal(335)  
├─systemd-logind(585)  
├─systemd-resolve(420)  
├─systemd-timesyn(419)───\{systemd-timesyn\}(434)  
├─systemd-udevd(346)  
├─udisksd(561)─┬─\{udisksd\}(631)  
│ ├─\{udisksd\}(660)  
│ ├─\{udisksd\}(694)  
│ └─\{udisksd\}(777)  
├─unattended-upgr(727)───\{unattended-upgr\}(775)  
├─upowerd(1012)─┬─\{upowerd\}(1013)  
│ └─\{upowerd\}(1014)  
├─vmtoolsd(414)───\{vmtoolsd\}(513)  
├─vmtoolsd(1611)─┬─\{vmtoolsd\}(1628)  
│ ├─\{vmtoolsd\}(1629)  
│ └─\{vmtoolsd\}(1653)  
├─vmware-vmblock-(411)─┬─\{vmware-vmblock-\}(412)  
│ └─\{vmware-vmblock-\}(413)  
├─whoopsie(1081)─┬─\{whoopsie\}(1085)  
│ └─\{whoopsie\}(1086)  
└─wpa\_supplicant(574)  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTcwNTcwMw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTcwNTcwMw_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
可以看到与1972-1776-1770-1247-1符合

###### 2、编写程序，首先使用fork系统调用，创建子进程。在父进程中继续执行空循环操作；在子进程中调用exec打开vi编辑器。然后在另外一个终端中，通过ps –Al命令、ps aux或者top等命令，查看vi进程及其父进程的运行状态，理解每个参数所表达的意义。选择合适的命令参数，对所有进程按照cpu占用率排序。 ######

根据实验要求编写代码：

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <unistd.h>
     int main ()   
    {
           
        pid_t fpid; //fpid表示fork函数返回的值  
        
        fpid=fork();   
        if (fpid < 0)   
            printf("error in fork!");   
        else if (fpid == 0) 
    	{
          
            printf("i am the child process, my process id is %d\n",getpid());   
          	int ret ;
    		ret = execl("/usr/bin/vi","vi","test.txt",NULL);
    		if(ret=-1)
    		perror("execl");
          
        }  
        else {
          
    		while(1)
            printf("i am the parent process, my process id is %d\n",getpid());   
           
          
        }  
      
        return 0;  
    }

运行后在另个一个终端查看相关进程：

执行 ps aux 命令：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTcwNTcwMw_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]![在这里插入图片描述][20190317111616710.png]

使用top命令查看各个进程的cpu占用率：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTcwNTcwMw_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
各个参数的意义：  
• USER：该进程属于使用者账号的名字  
• PID ：该进程的进程ID号。  
• %CPU：该进程使用掉的 CPU 资源百分比；  
• %MEM：该进程所占用的物理内存百分比；  
• VSZ ：该进程使用掉的虚拟内存量 (Kbytes)  
• RSS ：该进程占用的固定的内存量 (Kbytes)  
• TTY ：该进程是在那个终端机上面运作，若与终端机无关，则显示 ?，另外， tty1-tty6 是本机上面的登入者程序，若为 pts/0 等等的，则表示为由网络连接进主机的程序。  
• STAT：该程序目前的状态，主要的状态有：  
R ：该程序目前正在运作，或者是可被运作；  
S ：该程序目前正在睡眠当中 (可说是 idle 状态啦！)，但可被某些讯号(signal) 唤醒。  
T ：该程序目前正在侦测或者是停止了；  
Z ：该程序应该已经终止，但是其父程序却无法正常的终止他，造成 zombie (疆尸) 程序的状态  
• START：该进程被触发启动的时间；  
• TIME ：该进程实际使用 CPU 运作的时间。  
• COMMAND：该程序的实际指令

###### 3、使用fork系统调用，创建如下进程树，并使每个进程输出自己的ID和父进程的ID。观察进程的执行顺序和运行状态的变化。![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTcwNTcwMw_size_16_color_FFFFFF_t_70 6] ######

根据实验要求编写代码：

#include "stdio.h"
    #include "sys/types.h"
    #include "unistd.h"
    #include "stdlib.h"
    
    #define HASPRO -10
    char *a;
    
    
    int main()
    {
        
        pid_t p1,p2,p3,p4,p5;
    
        int cnt=0;
    
        while((p1=fork()) == -1);
    
        if(!p1)
        {
        
            while((p2=fork()) == -1);
    
            if(!p2)
            {
        
                while ((p4=fork())==-1);
                if (!p4)
                {
        
                    while(1)
                    {
        	sleep(1);
                       printf(" p4  pid %d,  parent p2 pid %d\n",getpid(),getppid());
                     
                    }
                }
                else
                {
        
                    while ((p5=fork())==-1);
    
                    if (!p5)
                    {
        
                        while(1)
                        {
        sleep(1);
                            printf(" p5  pid %d,  parent p2 pid %d\n",getpid(),getppid());
                         
                        }
    
                    }
                    else
                    {
        
                        ;
                    }
    
                }
    
                while(1)
                {
        
    				sleep(1);
                    printf("p2  pid %d,  parent p1 pid %d\n",getpid(),getppid());
                    
                }
            }
            else
            {
        
                while ((p3=fork())==-1);
    
                    if (!p3)
                    {
        
                        while(1)
                        {
        sleep(1);
                           printf("p3  pid %d,  parent p1 pid %d\n",getpid(),getppid());
                            
                        }
    
                    }
                    else
                    {
        
                        ;
                    }
            }
    
            while(1)
            {
        sleep(1);
               printf("p1  pid %d,  parent  pid %d\n\n",getpid(),getppid());
                
            }
        }
        
        return 0;
    }

编译执行代码后：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTcwNTcwMw_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]  
通过ps -ef查看进程：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTcwNTcwMw_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]  
可以看到p1：3882，p2：3883，p3:3884，p4:3885，p5：3886。  
运行时可以看到这五个进程输出顺序并不确定，是因为系统中运行着基本完全相同的几个进程，这几个进程执行没有固定的先后顺序，哪个进程先执行要看系统的进程调度策略。

###### 4、修改上述进程树中的进程，使得所有进程都循环输出自己的ID和父进程的ID。然后终止p2进程(分别采用kill -9 、自己正常退出exit()、段错误退出)，观察p1、p3、p4、p5进程的运行状态和其他相关参数有何改变。 ######

**1、 使用kill结束进程：**  
通过第三题可以看到p2的pid为3883：  
执行：kill -s 9 3883  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTcwNTcwMw_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]  
然后执行ps -ef 查看进程执行情况：  
可以看到3883进程变成了僵尸进程，p4、p5的父进程变成了和p1相同的父进程。  
![在这里插入图片描述][20190317112037857.png]  
**2、 正常退出exit(0):**  
修改代码：

sleep(1);
     printf("p2  pid %d,  parent p1 pid %d\n",getpid(),getppid());
     exit(0);//在p2中添加进程终止函数。

然后编译执行：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTcwNTcwMw_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]  
可以看到p2正常执行后执行exit()函数结束，p4在p2退出前执行结束，可以看到p4的父进程为p2:4034，p2进程结束后，后面就没有看到进程p2输出结果，p4、p5的父进程变成了：1252。  
然后执行ps -ef 查看各个进程的执行情况。  
![在这里插入图片描述][20190317112108330.png]  
可以看到p2:4034执行结束变成了僵尸进程，p4、p5的父进程变成了：1252。  
**3、 段错误退出进程：**  
修改代码：

char *a;//定义全局变量
    -------
    
    sleep(1);
    printf("p2  pid %d,  parent p1 pid %d\n",getpid(),getppid());
                    //exit(0);
    				printf("定义未初始化指针*a，制造段错误（数组中没有a[11]）：a[11]:%d\n",a[11]);

编译执行：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTcwNTcwMw_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]  
可以看到p2执行一次后由于发生段错误结束了进程。p4、p5的父进程变成了：1252。  
执行ps -ef 查看进程执行情况：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTcwNTcwMw_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]  
可以看到p2：4387执行结束成为僵尸进程，p4：4389，p5：：4390的父进程变成了1252.  
结果分析：  
可以看到三种令进程结束的方法都可以结束该进程，但是该进程在进程表仍然暂居一个位置，这就是为什么使用ps -ef命令后仍然可以看到该进程的信息，这就是僵尸进程，不运行，但是进程表里面有这个进程；另一个就是该进程的子进程不会结束，还在运行，但是子进程的父进程结束了，所以父进程会做响应的改变。

github：[https://github.com/Topdu/os/tree/master/homework/实验2][https_github.com_Topdu_os_tree_master_homework_2]

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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTcwNTcwMw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220307/21b04298f1f44826a1b07de51fcae1b5.png
[20190317111312314.png]: /images/20220307/02debf9542f346318eb8ce68578fefa3.png
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[20190317112037857.png]: /images/20220307/114fce390388476aa0e01ef292ea3382.png
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[20190317112108330.png]: /images/20220307/f6ccf1a62aff4538acde41bce056b582.png
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[https_github.com_Topdu_os_tree_master_homework_2]: https://github.com/Topdu/os/tree/master/homework/%E5%AE%9E%E9%AA%8C2