linux進(jìn)程線程管理試驗(yàn)報(bào)告1

1、西安垂院操作系統(tǒng)LINUX實(shí)驗(yàn)報(bào)告題目1:崢_題目2:線程管理題目3:互斥.系部名稱:計(jì)算機(jī)學(xué)院專業(yè)名稱:軟件工程班級(jí)0802學(xué)號(hào)學(xué)生姓名:郭爽樂(lè)時(shí)間2010-10-31實(shí)驗(yàn)一：進(jìn)程管理實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，深入理解進(jìn)程及進(jìn)程在調(diào)度執(zhí)行和內(nèi)存空間等方面的特點(diǎn)，掌握在POSIX規(guī)范中fork和kill系統(tǒng)調(diào)用的功能和使用。二.實(shí)驗(yàn)要求2.1實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求1 .硬件(1)主機(jī)：PentiumIII以上；(2)內(nèi)存：128MB以上；(3)顯示器：VGA或更高；(4)硬盤空間：至少100MB以上剩余空間。2 .軟件Linux操作系統(tǒng)，內(nèi)核2.4.26以上，預(yù)裝有X-Window、vi、gcc、

2、gdb和任意web瀏覽器。2.2實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作學(xué)習(xí)man命令的用法，通過(guò)它查看fork和kill系統(tǒng)調(diào)用的在線幫助，并閱讀參考資料，學(xué)會(huì)fork與kill的用法。復(fù)習(xí)C語(yǔ)言的相關(guān)內(nèi)容。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3.1補(bǔ)充POSIX下進(jìn)程控制的殘缺版實(shí)驗(yàn)程序3.2回答下列問(wèn)題：1.%2.你最初認(rèn)為運(yùn)行結(jié)果會(huì)怎么樣？2.%2 .實(shí)際的結(jié)果什么樣？有什么特點(diǎn)？試對(duì)產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因進(jìn)行分析。3.%2 .proc_number這個(gè)全局變量在各個(gè)子進(jìn)程里的值相同嗎？為什么？4.%2.kill命令在程序中使用了幾次？每次的作用是什么？執(zhí)行后的現(xiàn)象是什么？5.%2.使用kill命令可以在進(jìn)程的外部殺死進(jìn)程。進(jìn)程怎樣能主動(dòng)

3、退出？這兩種退出方式哪種更好一些？四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.1補(bǔ)充完全的源程序#include#include#include#include#include#defineMAX_CHILD_NUMBER10/*允許建立的子進(jìn)程個(gè)數(shù)最大值*/#defineSLEEP_INTERVAL1/*子進(jìn)程睡眠時(shí)間*/intproc_number=0;/*子進(jìn)程的編號(hào)，從0開始*/voiddo_something();main(intargc,char*argv)(intchild_proc_number=MAX_CHILD_NUMBER;/*子進(jìn)程個(gè)數(shù)*/inti,ch;pid_tchild_pid;pid_tp

4、id1O=0;/*存放每個(gè)子進(jìn)程的id*/if(argc1)child_proc_number=atoi(argv1);child_proc_number=(child_proc_number10)?10:child_proc_number;/*命令行參數(shù)中麗一個(gè)參數(shù)表示辿立幾個(gè)子進(jìn)程，最多10個(gè)*/*建立child_proc_number個(gè)子進(jìn)程1子進(jìn)程要執(zhí)行2 proc_number=i;3 do_something();4父進(jìn)程把子進(jìn)程的id保存到pidi*/for(i=0;i0)pidi=child_pid;elseproc_number=i;do_something();/*讓用戶選

5、擇殺死哪個(gè)進(jìn)程。輸入數(shù)字(自編號(hào))表示殺死該進(jìn)程5輸入q退出*/while(ch=getchar()!=q)if(isdigit(ch)kill(pidch-0,SIGTERM);wait(&pidch-0);kill(0,SIGTERM);/*殺死本組的所有進(jìn)程*/return0;voiddo_something()for(;)printf(ThisisprocessNO.%*dn”,proc_number+3,proc_number);sleep(SLEEP_INTERAL);一一1.2回答上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中的問(wèn)題.預(yù)期結(jié)果：會(huì)持續(xù)輸出0-9號(hào)進(jìn)程，直到輸入數(shù)字鍵+回車，則會(huì)殺死該進(jìn)程

6、，接下來(lái)的輸出將不會(huì)有該進(jìn)程號(hào)，當(dāng)輸入q+回車，則退出程序。.實(shí)際結(jié)果：與預(yù)期差不多，因輸入進(jìn)程總數(shù)20大于設(shè)定的最大進(jìn)程數(shù)，因此按進(jìn)程數(shù)10來(lái)處理。隨機(jī)輸出0-9號(hào)進(jìn)程，sleep(SLEEP_INTERAL),循環(huán)輸出，直至IJ輸入數(shù)字鍵，則會(huì)殺死該數(shù)字對(duì)應(yīng)的進(jìn)程，直到輸入q退出循環(huán)，然后殺死本組所有進(jìn)程。分析：每創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程時(shí)，將其pid存儲(chǔ)在pidi中，i存儲(chǔ)在proc_number,然后調(diào)用死循環(huán)函數(shù)do_something(),輸出該進(jìn)程的代號(hào)proc_number；當(dāng)輸入數(shù)字鍵時(shí)，主進(jìn)而會(huì)執(zhí)行kill(pidch-0,SIGTERM),從而殺死(ch-0)號(hào)進(jìn)程。當(dāng)輸入q時(shí)循環(huán)

7、退出，kill(0,SIGTERM),殺死本組所有進(jìn)程。程序退出。.proc_number這個(gè)全局變量在各個(gè)子進(jìn)程里的值相同，因?yàn)樽舆M(jìn)程相互獨(dú)立,資源互示影響。.kill命令在程序中使用了2次：kill(pidch-0,SIGTERM);kill(0,SIGTERM);第一次是殺死該進(jìn)程號(hào)pidch-O,執(zhí)行后接下來(lái)的結(jié)果中不會(huì)有該進(jìn)程號(hào)，用另一個(gè)終端打開，使用命令psaux|grepprocess,因?yàn)樽舆M(jìn)程先于父進(jìn)程退出，則被殺死的進(jìn)程為僵死狀態(tài)，但我加了行代碼wait(&pidch-0),就會(huì)使該子進(jìn)程真正結(jié)束。第二次是殺死本組所有進(jìn)程。即主進(jìn)程以及它創(chuàng)建的所有子進(jìn)程。執(zhí)行后程序

8、退出，進(jìn)程結(jié)束。.進(jìn)程在main函數(shù)中return,或調(diào)用exit()函數(shù)都可以正常退出。而使用kill命令則是異常退出。當(dāng)然是正常退出比較好，若在子進(jìn)程退出前使用kill命令殺死其父進(jìn)程，則系統(tǒng)會(huì)讓init進(jìn)程接管子進(jìn)程。當(dāng)用kill命令使得子進(jìn)程先于父進(jìn)程退出時(shí)，而父進(jìn)程又沒(méi)有調(diào)用wait函數(shù)等待子進(jìn)程結(jié)束，子進(jìn)程處于僵死狀態(tài)，并且會(huì)一直保持下去，直到系統(tǒng)重啟。子進(jìn)程處于僵死狀態(tài)時(shí)，內(nèi)核只保存該進(jìn)程的必要信息以被父進(jìn)程所需，此時(shí)子進(jìn)程始終占著資源，同時(shí)減少了系統(tǒng)可以創(chuàng)建的最大進(jìn)程數(shù)。實(shí)驗(yàn)二：線程管理一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，深入理解線程及線程在調(diào)度執(zhí)行和內(nèi)存空間等方面的特點(diǎn)，并掌

9、握線程與進(jìn)程的區(qū)別。 掌握在POSIX規(guī)范中pthread_create()函數(shù)的功能和使用方法。二.實(shí)驗(yàn)要求2.1實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求.硬件(1)主機(jī)：PentiumIII以上；(2)內(nèi)存：128MB以上；(3)顯示器：VGA或更高；(4)硬盤空間：至少100MB以上剩余空間。.軟件Linux操作系統(tǒng)，內(nèi)核2.4.26以上，預(yù)裝有X-Window、vi、gcc、gdb和任意web瀏覽器。2.2實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作閱讀參考資料，了解線程的創(chuàng)建等相關(guān)系統(tǒng)調(diào)用。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容補(bǔ)充POSIX下進(jìn)程控制的殘缺版實(shí)驗(yàn)程序回答下列問(wèn)題：.你最初認(rèn)為前三列數(shù)會(huì)相等嗎？最后一列斜杠兩邊的數(shù)字是相等，還是大于或者小于關(guān)系？.

10、最后的結(jié)果如你所料嗎？有什么特點(diǎn)？試對(duì)原因進(jìn)行分析。.thread的CPU占用率是多少？為什么會(huì)這樣？.thread_worker()內(nèi)是死循環(huán)，它是怎么退出的？你認(rèn)為這樣退出好嗎？四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果補(bǔ)充完全的源程序#include#include#include#include#include#defineMAX_THREAD3/*線程的個(gè)數(shù)*/unsignedlonglongmain_counter,counterMAX_THREAD;/*unsignedlonglong是比long還長(zhǎng)的整數(shù)*/void*thread_worker(void*);intmain(intargc,charargv

11、)inti,rtn;charch;pthread_tpthread_idMAX_THREAD=0;/*存放每個(gè)線程的id*/for(i=0;iMAX_THREAD;i+)pthread_create(&pthread_idi,NULL,thread_worker,(void*)i);/*用pthread_create建一個(gè)普通的線程，線程id存入pthread_idi,線程執(zhí)行的函數(shù)是thread_worker,并i作為參數(shù)傳遞給線程*/*用戶按一次回車執(zhí)行下面的循環(huán)體一次。按q退出*/dounsignedlonglongsum=0;for(i=0;iMAX_THREAD;i+)sum

12、+=counteri;/*求所有線程的counter的和*/printf(counter%d=%llun,i,counteri);printf(main_counter=%llu/sum=%llun,main_counter,sum);while(ch=getchar()!=q);return0;void*thread_worker(void*p)intthread_num;thread_num=(int)p;/*把main中的i的值傳遞給thread_num*/for(;)main_counter+;counterthread_num+;4.3回答上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中的問(wèn)題.試驗(yàn)運(yùn)行前我認(rèn)為前三列

13、數(shù)不會(huì)相等，因?yàn)槿齻€(gè)線程運(yùn)行次數(shù)是隨機(jī)的，結(jié)果不可預(yù)料， 當(dāng)然counteri值不會(huì)一定相等。 而我認(rèn)為main_counter與sum值應(yīng)該是相等的。因?yàn)槎际侨齻€(gè)線程的counter之和。.而實(shí)驗(yàn)結(jié)果是前三列數(shù)確實(shí)不相等。不過(guò)main_counter與sum的值也不相等，main_countersum,經(jīng)分析討論得出解釋：因?yàn)槿齻€(gè)線程在共同爭(zhēng)取運(yùn)行thread_worker()函數(shù)，比如main_counter初值為0,pthread_id0執(zhí)行之后main_counter+1,止匕時(shí)還未來(lái)得及將值賦給main_counter,這時(shí)的main_counter還是0;pthread_id1也執(zhí)

14、行這個(gè)函數(shù)，main_counter+1,若此時(shí)在1號(hào)線程將main_counter+1的值還未賦給main_counter,即這時(shí)的main_counter還是0,pthread_id2也來(lái)執(zhí)行這個(gè)函數(shù)，main_counter+1,此時(shí)三個(gè)線程才將加完之后的值賦給main_counter,則main_counter=0+1=1,而真正執(zhí)行次數(shù)sum=0+1+1+1=3。main_countersunrb.thread的CPU占用率在我的機(jī)子上執(zhí)行結(jié)果是181,因?yàn)槿齻€(gè)線程是無(wú)限循環(huán)的運(yùn)行，使得cpu占用率很高。.thread_worker()函數(shù)內(nèi)是死循環(huán)，退出時(shí)因?yàn)橹骱瘮?shù)中設(shè)置的輸入q時(shí)

15、循環(huán)退出。輸仄q時(shí)主進(jìn)程執(zhí)行退出，return退出程序，則子線程也強(qiáng)制退出。這樣退出不好。實(shí)驗(yàn)三：互斥一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，深入理解理解互斥鎖的原理及特點(diǎn)掌握在POSIX規(guī)范中的互斥函數(shù)的功能及使用方法二.實(shí)驗(yàn)要求2.1實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求.硬件(1)主機(jī)：PentiumIII以上；(2)內(nèi)存：128MB以上；(3)顯示器：VGA或更高；(4)硬盤空間：至少100MB以上剩余空間。.軟件Linux操作系統(tǒng)，內(nèi)核2.4.26以上，預(yù)裝有X-Window、vi、gcc、gdb和任意web瀏覽器。2.2實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備好上節(jié)實(shí)驗(yàn)完成的程序thread.c。閱讀參考資料，了解互斥鎖的加解鎖機(jī)

16、制及相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容找到thread.c的代碼臨界區(qū)，用臨界區(qū)解決main_counter與sum不同步的問(wèn)題。閱讀下列代碼，回答問(wèn)題：#include#include#include#include#include#defineLOOP_TIMES1000pthread_mutex_tmutex1=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;pthread_mutex_tmutex2=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;void*thread_worker(void*);voidcritical_section(intthreadd_num,inti);in

17、tmain(intargc,char*argv)intrtn,i;pthread_tpthread_id=0;rtn=pthread_create(&pthread_id,NULL,thread_worker,NULL);if(rtn!=0)printf(pthread_createERROR!n);return-1;for(i=0;iLOOP_TIMES;i+)pthread_mutex_lock(&mutex1);pthread_mutex_lock(&mutex2);critical_section(1,i);pthread_mutex_unlock(&m

18、utex2);pthread_mutex_unlock(&mutex1);pthread_mutex_destroy(&mutex1);pthread_mutex_destroy(&mutex2);return0;void*thread_worker(void*p)inti;for(i=0;iLOOP_TIMES;i+)pthread_mutex_lock(&mutex2);pthread_mutex_lock(&mutex1);critical_section(2,i);pthread_mutex_unlock(&mutex2);pthread

19、_mutex_unlock(&mutex1);)一一)voidcritical_section(intthread_num,inti)printf(Thread%d:%dn,thread_num,i);一.你預(yù)想deadlock.c的運(yùn)行結(jié)果會(huì)如何？.deadlock.c的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果如何？多次運(yùn)行每次的現(xiàn)象都一樣嗎？為什么會(huì)這樣？四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過(guò)加鎖可修改thread.c程序，使得main_counter與sum值同步，源代碼如#include#include#include#include#include#defineMAX_THREAD3unsignedlonglongmain_

20、counter,counterMAX_THREAD;void*thread_worker(void*);pthreadmutextmaincountermutex=PTHREADMUTEXINITIALIZER;pthreadmutextcountermutex=PTHREADMUTEXINITIALIZER;intmain(intargc,charargv)inti,rtn;charch;pthread_tpthread_idMAX_THREAD=0;for(i=0;iMAX_THREAD;i+)pthread_create(&pthread_idi,NULL,thread_work

21、er,(void*)i);dounsignedlonglongsum=0;pthread_mutex_lock(&counter_mutex);for(i=0;iMAX_THREAD;i+)-sum+=counteri;printf(counter%d=%llun,i,counteri);printf(main_counter=%llu/sum=%llun,main_counter,sum);pthread_mutex_unlock(&counter_mutex);while(ch=getchar()!=q);return0;void*thread_worker(void*p)

22、intthread_num;thread_num=(int)p;for(;)pthreadmutexlock(&maincountermutex);main_counter+;pthreadmutexunlock(&maincountermutex);pthreadmutexlock(&countermutex);counterthread_num+;pthreadmutexunlock(&countermutex);回答上述實(shí)驗(yàn)要求中的問(wèn)題：.程序運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)中止現(xiàn)象，可能會(huì)資源互斥。.實(shí)際運(yùn)行時(shí)程序會(huì)在運(yùn)行期間中止，出現(xiàn)死鎖現(xiàn)象。多次運(yùn)行之后現(xiàn)象都一樣。解釋如

23、下：主線程中請(qǐng)mutex1資源，而子線程中請(qǐng)mutex2資源，此時(shí)主線程繼續(xù)申請(qǐng)mutex2資源， 子線程來(lái)申請(qǐng)mutex1資源， 而mutex2資源還未被子線程釋放， 主線程無(wú)法申請(qǐng)到，同樣的，mutex1資源未被主線程釋放則子線程也無(wú)法中請(qǐng)到， 此時(shí)便處于無(wú)限循環(huán)等待，形成死鎖。修改后的程序：#include#include#include#include#include#defineLOOP_TIMES1000pthread_mutex_tmutex1=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;pthread_mutex_tmutex2=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;void*t