操作系統(tǒng)報告

1、操作系統(tǒng)實驗報告樣本1 操作系統(tǒng)實驗報告內(nèi)容(1) 基本信息：完成人姓名、學號、報告日期(2) 實驗內(nèi)容(3) 實驗目的(4) 實驗題目(5) 設計思路和流程圖(6) 主要數(shù)據(jù)結構及其說明(7) 源程序并附上注釋(8) 程序運行時的初值和運行結果(9) 實驗體會：實驗中遇到的問題及解決過程、實驗中產(chǎn)生的錯誤及原因分析、實驗的體會及收獲、對做好今后實驗提出建設性建議等。實驗報告可以書面或電子文檔形式提交。2操作系統(tǒng)實驗報告樣本一、實驗內(nèi)容（1）進程的創(chuàng)建 編寫一段源程序，使系統(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：

2、父進程顯示字符“b”;子進程分別顯示字符“c”和字符“a”。試觀察紀錄屏幕上的顯示結果，并分析原因。 （2）進程的控制 修改已編寫的程序，將每個進程輸出一個字符改為每個進程輸出一句話，在觀察程序執(zhí)行時屏幕出現(xiàn)的現(xiàn)象，并分析原因。 如果在程序中使用調(diào)用lockf()來給每一個子進程加鎖，可以實現(xiàn)進程之間的互斥，觀察并分析出現(xiàn)的現(xiàn)象。 （3）編寫一段程序，使其現(xiàn)實進程的軟中斷通信。 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

3、下列信息后終止： Child Processll is Killed by Parent! Child Processl2 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! 在上面的程序中增加語句signal (SIGNAL, SIG-IGN) 和signal (SIGQUIT, SIG-IGN), 觀察執(zhí)行結果，并分析原因。 （4）進程的管道通信 編制一段程序，實現(xiàn)進程的管理通信。 使用系統(tǒng)調(diào)用pipe()建立一條管道線；兩個子進程P1和P2分別向管道中寫一句話： Child 1 is sendin

4、g a message! Child 2 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。二、實驗目的實驗2（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（3）分析進程競爭資源現(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。實驗3Linux系統(tǒng)的進程通信機構 (IPC) 允許在任意進程間大批量地交換數(shù)據(jù)。本實驗的目的是了解和熟悉Linux支持的消息通訊機制及信息量機制。三、實驗題目本實驗有六個題目。第一題：進

5、程的創(chuàng)建系統(tǒng)調(diào)用fork（）創(chuàng)建兩個子進程，當程序運行時，系統(tǒng)中有一個父進程一個子進程和一個孫子進程在活動，使父進程顯示b，子進程顯示c，孫子進程顯示a，來觀察進程的執(zhí)行與并發(fā)。開始創(chuàng)建子進程子進程是否創(chuàng)建輸出a是創(chuàng)建子進程子進程是否創(chuàng)建否否輸出c結束輸出b是第二題：進程的控制將上面程序的輸出由單個字符改為一句話，使輸出parent塊，son塊和grandchild塊，在此基礎上再設置另一個程序：在該程序中使用系統(tǒng)調(diào)用lockf（）來給每個程序加鎖，lockf(1,1,0)鎖定標準輸出設備，lockf(1,0,0)解鎖標準輸出設備，在lockf(1,1,0)與lockf(1,0,0)中間的fo

6、r循環(huán)輸出不會被中斷，實現(xiàn)進程之間的互斥。觀察運行結果，從運行結果中可以看出加鎖的程序中每個塊的輸出過程不會被打斷，而沒有加鎖的程序中各塊輸出被其他塊給打斷了。未加鎖：加鎖：開始創(chuàng)建子進程子進程是否創(chuàng)建輸出parent是創(chuàng)建子進程子進程是否創(chuàng)建否否輸出grandchild結束輸出son是第三題：軟中斷通信 系統(tǒng)調(diào)用fork（）創(chuàng)建兩個子進程,在調(diào)用signal（）讓父進程捕捉鍵盤上來的中斷信號，當捕捉到中斷信號后，父進程用系統(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，輸出信息后終止。Kill（p1，16）；Kill（p1,17）；分別向p1和p2發(fā)出軟中斷信號16與17，信號由

7、signal（16，stop）與signal（17，stop）捕捉然后輸出相應的信息，終止進程。其中signal（SIGINT,SIG_IGN）能夠忽略鍵信號。第四題：進程的管道通信 使用系統(tǒng)調(diào)用pipe（fd）；來創(chuàng)建一個管道。并且對管道加鎖，從而形成獨占，避免沖突產(chǎn)生。而父進程用之前的wait()函數(shù)等待兩個子進程執(zhí)行后再執(zhí)行。兩個子進程p1和p2分別向管道各寫一句話，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。 第五題：消息的創(chuàng)建，發(fā)送和接收 使用系統(tǒng)調(diào)用msgget( ), megsnd( ), msgrev( )及msgctl()編制一長度為1K的消息發(fā)送和接收

8、的程序, 為了便于操作和觀察結果，用一個 程序為“引子”，先后fork( )兩個子進程，SERVER和CLIENT，進行通信。SERVER端建立一個Key為75的消息隊列，等待其他進程發(fā)來的消息。當遇到類型為1的消息，則作為結束信號，取消該隊列，并退出SERVER 。SERVER每接收到一個消息后顯示一句“(server)received”。 CLIENT端使用Key為75的消息隊列，先后發(fā)送類型從10到1的消息，然后退出。最后的一個消息，既是 SERVER端需要的結束信號。CLIENT每發(fā)送一條消息后顯示一句“(client)sent”。 父進程在 SERVER和 CLIENT均退出后結束。

9、 第六題：共享存儲區(qū)的創(chuàng)建，附接和斷接 用一個 程序為“引子”，先后fork( )兩個子進程，SERVER 和 CLIENT，進行通信。SERVER端建立一個KEY為75的共享區(qū),并將第一個字節(jié)置為-1.作為數(shù)據(jù)空的標志.等待其他進程發(fā)來的消息.當該字節(jié)的值發(fā)生變化時,表示收到了該消息,進行處理.然后再次把它的值設為-1.如果遇到的值為0,則視為結束信號,取消該隊列,并退出SERVER.SERVER每接收到一次數(shù)據(jù)后顯示”(server)received”. CLIENT端建立一個為75的共享區(qū),當共享取得第一個字節(jié)為-1時, Server端空閑,可發(fā)送請求. CLIENT 隨即填入9到0.期

10、間等待Server端再次空閑.進行完這些操作后, CLIENT 退出. CLIENT每發(fā)送一次數(shù)據(jù)后顯示”(client)sent”. 父進程在SERVER和CLIENT均退出后結束. 四 打印的源程序及附上的注釋和運行結果1.進程的創(chuàng)建：代碼：#include<stdio.h>main()int p1,p2; if(p1=fork()/獲得子進程號，在父進程內(nèi)。 putchar('b'); else/在子進程內(nèi) if(p2=fork()/子進程創(chuàng)建成功 putchar('c'); else putchar('a');/孫子進程執(zhí)行

11、運行結果：分析：從進程執(zhí)行并發(fā)來看，輸出abc的排列都是有可能的。原因：fork()創(chuàng)建進程所需的時間雖然可能多于輸出一個字符的時間，但各個進程的時間片的獲得卻不是一定是順序的，所以輸出abc的排列都是有可能的。2.進程的控制未加鎖代碼：#include<stdio.h>main()int p1,p2,i;if(p1=fork() for(i=0;i<100;i+) printf("parent %dn",i); wait(0);/保證在子進程終止前，父進程不會終止 exit(0);else if(p2=fork() for(i=0;i<100;i+

12、) printf("son %dn",i); wait(0);/保證在子進程終止前，父進程不會終止 exit(0); else for(i=0;i<100;i+) printf("grandchild %dn",i); exit(0); 運行結果：分析：由于函數(shù)printf()輸出的字符串之間不會被中斷，因此,每個字符串內(nèi)部的字符順序輸出時不變。但是 , 由于進程并發(fā)執(zhí)行時的調(diào)度順序和父子進程的搶占處理機問題，輸出字符串的順序和先后隨著執(zhí)行的不同而發(fā)生變化。這與打印單字符的結果相同。加鎖后代碼：#include<stdio.h>#inc

13、lude<unistd.h>main()int p1,p2,i;if(p1=fork() lockf(1,1,0); for(i=0;i<100;i+) printf("child %dn",i); lockf(1,0,0);else if(p2=fork() lockf(1,1,0); for(i=0;i<100;i+) printf("son %dn",i); lockf(1,0,0); else lockf(1,1,0); for(i=0;i<100;i+) printf("daughter %dn"

14、;,i); lockf(1,0,0); 運行結果：分析：因為上述程序執(zhí)行時，lockf(1,1,0)鎖定標準輸出設備，lockf(1,0,0)解鎖標準輸出設備，在lockf(1,1,0)與lockf(1,0,0)中間的for循環(huán)輸出不會被中斷，加鎖與不加鎖效果不相同。3.軟中斷通信代碼：#include<stdio.h>#include<signal.h>#include<unistd.h> void waiting(),stop();int wait_mark;main()int p1,p2;if(p1=fork() /*創(chuàng)建子進程p1*/if(p2=fo

15、rk()/*創(chuàng)建子進程p2*/wait_mark=1;signal(SIGINT,stop); /*接收到c信號，轉stop*/waiting();kill(p1,16); /*向p1發(fā)軟中斷信號16*/ kill(p2,17); /*向p2發(fā)軟中斷信號17*/ wait(0); /*同步*/wait(0);printf("parent process is killed!n");exit(0);elsewait_mark=1;signal(SIGINT,stop);waiting();lockf(1,1,0);printf("child process2 is

16、killed by parent!n");lockf(1,0,0);exit(0);elsewait_mark=1;signal(SIGINT,stop);waiting();lockf(1,1,0);printf("child process1 is killed by parent!n");lockf(1,0,0);exit(0);void waiting()while (wait_mark!=0);void stop()wait_mark=0;分析：不做任何操作等待五秒鐘父進程回在子進程縣推出后退出，并打印退出的順序；或者點擊ctrl+C后程序退出并打印退出

17、的順序。代碼2：#include<stdio.h>#include<signal.h>#include<unistd.h>int pid1,pid2;int EndFlag=0;void IntDelete()/printf("%d,%d/n",pid1,pid2);kill(pid1,16);kill(pid2,17);void Int1()printf("child process 1 is killed !by parentn");exit(0);void Int2()printf("child pro

18、cess 2 is killed !by parentn");exit(0);main()int exitpid;if(pid1=fork()if(pid2=fork()signal(SIGINT,IntDelete);waitpid(-1,&exitpid,0);waitpid(-1,&exitpid,0);printf("parent process is killedn");exit(0);elsesignal(SIGINT,SIG_IGN);signal(17,Int2);pause();elsesignal(SIGINT,SIG_IGN)

19、;signal(16,Int1);pause();分析：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，進而先后打印出來兩個子進程和父進程的輸出內(nèi)容。4.進程的管道通信代碼：#include <unistd.h>#include <signal.h>#include <stdio.h>int pid1,pid2; main( ) int fd2;char outpipe100,inpipe100;pipe(fd); /*創(chuàng)建一個管道*/

20、while (pid1=fork( )=-1);if(pid1=0) lockf(fd1,1,0); sprintf(outpipe,"child 1 process is sending message!"); /*把串放入數(shù)組outpipe中*/ write(fd1,outpipe,50); /*向管道寫長為50字節(jié)的串*/ sleep(1); /*自我阻塞5秒*/ lockf(fd1,0,0); exit(0); else while(pid2=fork( )=-1); if(pid2=0) lockf(fd1,1,0); /*互斥*/ sprintf(outpipe

21、,"child 2 process is sending message!"); write(fd1,outpipe,50); sleep(5); lockf(fd1,0,0); exit(0); else wait(0); /*同步*/ read(fd0,inpipe,50); /*從管道中讀長為50字節(jié)的串*/ printf("%sn",inpipe); wait(0); read(fd0,inpipe,50); printf("%sn",inpipe); exit(0); 分析：管道通信通過系統(tǒng)調(diào)用pipe()初始化一個二元組為

22、管道，1出0進。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。5.消息的創(chuàng)建，發(fā)送和接收代碼：#include <stdio.h> #include <sys/types.h>#include <sys/msg.h>#include <sys/ipc.h>#define MSGKEY 75 /*定義關鍵詞MEGKEY*/struct msgform /*消息結構*/long mtype;char mtexe100; /*文本長度*/msg;int msgqid,i;void CLIENT( )int i;msgqid=msgg

23、et(MSGKEY,0777|IPC_CREAT);/printf("%d",msgqid);for(i=10;i>=1;i-) msg.mtype=i; printf("(client)sentn"); msgsnd(msgqid,&msg,1030,0); /*發(fā)送消息msg入msgid消息隊列*/exit(0);void SERVER( ) msgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT); do msgrcv(msgqid,&msg,1030,0,0); /*從隊列msgid接受消息msg*/ pri

24、ntf("(server)receiven"); while(msg.mtype!=1); /*消息類型為1時，釋放隊列*/ msgctl(msgqid, IPC_RMID,0); exit(0);main() if(fork()SERVER();wait(0);/wait(0);else CLIENT( );分析：message的傳送和控制并不保證完全同步,當一個程序不再激活狀態(tài)的時候,它完全可能繼續(xù)睡眠,造成上面現(xiàn)象,在多次send message 后才 receive message.這一點有助于理解消息轉送的實現(xiàn)機理.6.共享存儲區(qū)的創(chuàng)建，附接和斷接代碼：#incl

25、ude<sys/types.h>#include<sys/msg.h>#include<sys/ipc.h>#define SHMKEY 75 /*定義共享區(qū)關鍵詞*/int shmid,i;int *addr; CLIENT()int i;shmid=shmget(SHMKEY,1024,0777|IPC_CREAT); /*獲取共享區(qū)，長度1024，關鍵詞SHMKEY*/addr=(void*)shmat(shmid,0,0); /*共享區(qū)起始地址為addr*/addr=shmat(shmid,0,0); /*共享區(qū)起始地址為addr*/for(i=9;i>=0;i-) while(*addr!= -2); printf("(client)sent%dn",i); /*打印（client