北郵-大三-操作系統(tǒng)-進程管理實驗報告_1

1、北郵-大三-操作系統(tǒng)-進程管理實驗報告實驗一進程管理1實驗目的：（1）加深對進程概念的理解，明確進程和程序的區(qū)別；（2）進一步認識并發(fā)執(zhí)行的實質(zhì)；（3）分析進程爭用資源的現(xiàn)象，學習解決進程互斥的方法；（4）了解linux系統(tǒng)中進程通信的基本原理。2實驗預備內(nèi)容（1）閱讀linux的sched.h源碼文件，加深對進程管理概念的理解；（2）閱讀linux的fork()源碼文件，分析進程的創(chuàng)建過程。3實驗內(nèi)容（1）進程的創(chuàng)建：編寫一段程序，使用系統(tǒng)調(diào)用fork() 創(chuàng)建兩個子進程。當此程序運行時，在系統(tǒng)中有一個父進程和兩個子進程活動。讓每一個進程在屏幕上顯示一個字符：父進程顯示字符“a”，子進程分別

2、顯示字符“b”和“c”。試觀察記錄屏幕上的顯示結果，并分析原因。源代碼如下：#include#include#include#include#includeint main(int argc,char* argv)pid_t pid1,pid2;pid1 = fork();if(pid1fprintf(stderr,childprocess1 failed);exit(-1); else if(pid1 = 0) printf(bn);elsepid2 = fork();if(pid2fprintf(stderr,childprocess1 failed);exit(-1);else if(p

3、id2 = 0)printf(cn);elseprintf(an);sleep(2);exit(0);return 0;結果如下：分析原因：pid=fork();操作系統(tǒng)創(chuàng)建一個新的進程（子進程），并且在進程表中相應為它建立一個新的表項。新進程和原有進程的可執(zhí)行程序是同一個程序；上下文和數(shù) 據(jù)，絕大部分就是原進程（父進程）的拷貝，但它們是兩個相互獨立的進程！因此，這三個進程哪個先執(zhí)行，哪個后執(zhí)行，完全取決于操作系統(tǒng)的調(diào)度，沒有固定的順序。 （2）進程的控制修改已經(jīng)編寫的程序，將每個進程輸出一個字符改為每個進程輸出一句話，再觀察程序執(zhí)行時屏幕上出現(xiàn)的現(xiàn)象，并分析原因。將父進程的輸出改為fathe

4、r process completed輸出b的子進程改為輸出child process1 completed輸出c的子進程改為輸出child process2 completed運行的結果如下：理由同（1）如果在程序中使用系統(tǒng)調(diào)用lockf () 來給每一個進程加鎖，可以實現(xiàn)進程之間的互斥，觀察并分析出現(xiàn)的現(xiàn)象。加鎖之后的代碼：#include#include#include#include#includeint main(int argc,char* argv) pid_t pid1,pid2; pid1 = fork();if(pid1fprintf(stderr,childprocess

5、1 failed);exit(-1);else if(pid1 = 0)lockf(1,1,0);printf(child process1 completedn);elsepid2 = fork();if(pid2fprintf(stderr,childprocess1 failed);exit(-1);else if(pid2 = 0)lockf(1,1,0);printf(child process2 completedn);elselockf(1,1,0);printf(“father process is completedn”);sleep(2);exit(0); return 0

6、; 所謂進程互斥，是指兩個或兩個以上的進程,不能同時進入關于同一組共享變量的臨界區(qū)域,否則可能發(fā)生與時間有關的錯誤,這種現(xiàn)象被稱作進程互斥.lockf()函數(shù)是將文件區(qū)域用作信號量（監(jiān)視鎖），或控制對鎖定進程的訪問（強制模式記錄鎖定）。試圖訪問已鎖定資源的其他進程將返回錯誤或進入休態(tài)，直到資源解除鎖定為止。而上面三個進程，不存在要同時進入同一組共享變量的臨界區(qū)域的現(xiàn)象，因此輸出和原來相同。（3）a) 編寫一段程序，使其實現(xiàn)進程的軟中斷通信。要求：使用系統(tǒng)調(diào)用fork() 創(chuàng)建兩個子進程，再用系統(tǒng)調(diào)用signal() 讓父進程捕捉鍵盤上來的中斷信號（即按del鍵）；當捕捉到中斷信號后，父進程用系

7、統(tǒng)調(diào)用kill() 向兩個子進程發(fā)出信號，子進程捕捉到信號后分別輸出下列信息后終止：child process 1 is killed by parent!child process 2 is killed by parent!父進程等待兩個子進程終止后，輸出如下的信息后終止：parent process is killed!代碼如下：#include#include#include#include#include#includeint wf;void waiting() while(wf!=0); void stop()wf = 0;int main(int argc,char* argv)

8、pid_t pid1,pid2;pid1 = fork();if(pid1fprintf(stderr,childprocess1 failed);exit(-1);else if(pid1 = 0)wf = 1;signal(16,stop);/捕捉到父進程傳來的16信號，繼續(xù)往下執(zhí)行waiting();/不往下執(zhí)行l(wèi)ockf(1,1,0);printf(child process 1 is killed by parent!n);lockf(1,0,0);exit(0); else pid2 = fork();if(pid2fprintf(stderr,childprocess1 fail

9、ed);exit(-1);else if(pid2 = 0)wf = 1;signal(17,stop);/捕捉到父進程傳來的17信號，繼續(xù)往下執(zhí)行waiting();/不往下執(zhí)行l(wèi)ockf(1,1,0);printf(child process 2 is killed by parent!n);lockf(1,0,0);exit(0);elsewf = 1;/wf為1時，不往下執(zhí)行，直到捕捉到鍵盤上傳來的信號signal(sigint,stop);/捕捉到鍵盤傳來的信號，執(zhí)行stop函數(shù)waiting();kill(pid1,16);/向子進程p1發(fā)軟中斷信號16kill(pid2,17);

10、/向子進程p2發(fā)軟中斷信號17 wait(0); wait(0);printf(parent process is killed!n);exit(0);return 0;按下ctrl+c后，運行結果如下：軟中斷一般是指由指令int引起的“偽”中斷動作給cpu制造一個中斷的假象；而硬中斷則是實實在在由8259的連線觸發(fā)的中斷。kill函數(shù)的原型如下：int kill(pid,sig)，pid 是一個或一組進程的標識符，參數(shù)sig是要發(fā)送的軟中斷信號。signal函數(shù)的原型如下：signal(sig,function)，它以軟中斷信號的序號作為參數(shù)調(diào)用函數(shù)，也就是說，收到軟中斷信號sig后，調(diào)用函

11、數(shù)function.當子進程1收到軟中斷信號16時，調(diào)用函數(shù)stop()解除“waiting”,繼續(xù)往下執(zhí)行；等它打印完了child process 1 is killed by parent,就退出；對于子進程2來說也是如此。而父進程在此階段一直處于“waiting”狀態(tài)（執(zhí)行wait(0)，直到兩個子進程都退出了，父進程才會退出。由于ctrl+c信號會并發(fā)傳到每個進程中，進程受到該信號會立刻終止。當子進程收到ctrl+c信號時，就終止了，根本不會等父進程傳來的軟中斷信號，因此也就不會打印出child process1 is killed和child process2 is killed.b

12、) 在上面的程序中增加語句signal(sigint, sig-ign) 和signal(sigquit, sig-ign)，觀察執(zhí)行結果，并分析原因。按下ctrl+c后，運行結果如下：signal(sigint, sig-ign)和signal(sigquit, sig-ign)的作用是屏蔽從鍵盤上傳來的中斷信號，因此子進程可以接收到父進程傳來的軟中斷信號，進而將那兩句話打印出來 （4）進程的管道通信 編制一段程序，實現(xiàn)進程的管道通信。使用系統(tǒng)調(diào)用pipe() 建立一條管道線；兩個子進程p1和p2分別向管道各寫一句話：child 1 is sending a message!child 2

13、is sending a message!而父進程則從管道中讀出來自于兩個子進程的信息，顯示在屏幕上。要求父進程先接收子進程p1發(fā)來的消息，然后再接收子進程p2發(fā)來的消息。源代碼如下：#include#include#include#include#includeint main(int argc,char* argv)pid_t pid1,pid2;int fd2;char parbuf50,childbuf50;pipe(fd);/建立管道pid1 = fork();if(pid1fprintf(stderr,childprocess2 failed);exit(-1);else if(p

14、id1 = 0)lockf(fd1,1,0);sprintf(childbuf,child 2 is sending a message!n);write(fd1,childbuf,50);/向管道中寫東西sleep(5);lockf(fd1,0,0); exit(0); elsepid2 = fork();if(pid2fprintf(stderr,childprocess1 failed);exit(-1);else if(pid2 = 0)lockf(fd1,1,0);sprintf(childbuf,child 1 is sending a message!n);write(fd1,c

15、hildbuf,50);/向管道中寫東西sleep(5);lockf(fd1,0,0);exit(0);elsewait(0);/等待某個子進程結束read(fd0,parbuf,50);/從管道中讀東西printf(%s,parbuf);wait(0);/等待某個子進程結束read(fd0,parbuf,50);/從管道中讀東西printf(%s,parbuf);exit(0);return 0; 運行結果如下： 值得注意的是，pipe(fd);pid1 = fork();這兩句的位置不能調(diào)換，否則會出現(xiàn)下面結果：也就是說，只有子進程1向通過管道向父進程發(fā)送信息，且程序一直不退出。用stra

16、ce命令追查，可發(fā)現(xiàn)如果先fork，那么在fork之后就是兩個獨立的進程，在兩個獨立進程中分別調(diào)用pipe得到的是兩個獨立的fd數(shù)組，向子進程的fd1寫入，從父進程的fd0讀取，父進程會堵在read上，因為根本就沒有進程在寫父進程的fd1 。4思考（1）系統(tǒng)是怎樣創(chuàng)建流程的？系統(tǒng)通過調(diào)用fork函數(shù)創(chuàng)建進程，當一個進程調(diào)用了fork以后,系統(tǒng)會創(chuàng)建一個子進程.這個子進程和父進程不同的地方只有他的進程id和父進程id,其他的都是一樣.就象符進程克隆(clone)自己一樣.而此時子進程也與父進程分道揚鑣，各自執(zhí)行自己的操作。至于先執(zhí)行子進程，還是先執(zhí)行父進程，取決去內(nèi)核的調(diào)度算法。一旦子進程被創(chuàng)建，父子進程相互競爭系統(tǒng)的資源.有時候我們希望子進程繼續(xù)執(zhí)行,而父進程阻