OSTEP内存虚拟化实验异常：多程序实例未同时运行排查

实验背景 #

我正在学习操作系统，遵循《Operating Systems: Three Easy Pieces》（OSTEP）教材，尝试通过同时运行内存分配程序的多个实例理解内存虚拟化特性。

使用的C代码 #

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "common.h"

int main(int argc, char *argv[]) {
    int *p = malloc(sizeof(int)); // a1
    assert(p != NULL);
    printf("(%d) address pointed to by p: %p\n", getpid(), p); // a2
    *p = 0; // a3
    while (1) {
        Spin(1);
        *p = *p + 1;
        printf("(%d) p: %d\n", getpid(), *p); // a4
    }
    return 0;
}

问题描述 #

根据教材说明，执行命令./mem &; ./mem &时，两个程序实例应同时运行，展示内存虚拟化特性：每个实例在相同虚拟地址独立更新值。但在我的环境中执行./mem &; ./mem时，仅输出单个实例的运行日志，未出现多实例同时运行的预期效果。

环境信息 #

• 操作系统：Microsoft Windows 11 Home Single Language
• 系统版本：10.0.22631 N/A Build 22631
• 编译器：gcc (MinGW.org GCC-6.3.0-1) 6.3.0

异常原因 #

1. Windows命令行不支持POSIX后台运行语法：&在Linux/Unix的bash shell中是将程序放入后台运行的指令，但在Windows的CMD或PowerShell中，&仅作为命令分隔符使用，不会让程序在后台执行。执行./mem &时，程序会在前台阻塞运行，后续的./mem需等待第一个程序退出才会启动，而代码中的死循环导致第一个程序永远不会退出，因此仅能看到单个实例的输出。
2. 命令语法不兼容：教材中的./mem &; ./mem &是bash环境下的语法，;;用于分隔命令，但Windows环境不识别该语法，会导致命令解析异常，进一步影响多实例启动。

解决建议 #

• 使用支持POSIX环境的终端（如MinGW的MSYS2、Git Bash）执行教材中的命令，这类终端兼容&后台运行语法。
• 在PowerShell中使用Start-Process ./mem命令启动后台进程，多次执行即可同时运行多个实例。
• 打开多个独立的命令行窗口，分别执行./mem来启动多个实例。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Harshal Malani