實驗三進程的創(chuàng)建和簡單控制(學(xué)生

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流實驗三 進程的創(chuàng)建和簡單控制(學(xué)生.精品文檔.實驗三 進程的創(chuàng)建和簡單控制實驗?zāi)康模?. 掌握進程的概念和進程的狀態(tài)，對進程有感性的認識；2. 掌握進程創(chuàng)建方法；3. 認識進程的并發(fā)執(zhí)行，了解進程族之間各種標識及其存在的關(guān)系；4. 熟悉進程的創(chuàng)建、阻塞、喚醒、撤銷等控制方法。實驗內(nèi)容：1. 了解有關(guān)Linux進程的屬性和進程的層次結(jié)構(gòu)；2. 學(xué)習(xí)有關(guān)Linux的前臺和后臺進程；3. 學(xué)習(xí)有關(guān)Linux命令的順序執(zhí)行和并發(fā)執(zhí)行；4. 學(xué)習(xí)有關(guān)掛起和終止進程；5. 了解并發(fā)程序的不可確定性，進行簡單并發(fā)程序設(shè)計。實驗步驟：(一)Shell下的進程

2、控制1. 進入Linux系統(tǒng)。2. 用ps查看進程。a) linux的ps命令是用來監(jiān)視系統(tǒng)進程和資源使用情況的命令，可顯示瞬間進程的動態(tài)。b) ps 的參數(shù)非常多，常用的參數(shù)有：i. -A 列出所有的進程；ii. -w 顯示加寬可以顯示較多的信息；iii. -au 顯示較詳細的信息；iv. -aux 顯示所有包含其他使用者的進程。3. 用kill終止某些進程。a) kill命令通過向進程發(fā)送指定的信號來結(jié)束進程。b) 先使用ps查到進程號，再使用kill殺出進程。4. 用pstree命令顯示系統(tǒng)中進程層次結(jié)構(gòu)。a) pstree指令用ASCII字符顯示樹狀結(jié)構(gòu)，清楚地表達進程間的相互關(guān)系。b

3、) 語法格式 pstree -acGhlnpuUV-H /(二)Linux簡單進程編程1. 理解系統(tǒng)調(diào)用fork()的使用。a) fork()會產(chǎn)生一個與父程序相同的子程序，唯一不同之處在于其進程號，如圖 1所示。圖 1 系統(tǒng)調(diào)用fork()b) 編輯下面的程序，要求實現(xiàn)父進程產(chǎn)生兩個子進程，父進程顯示字符“a”、兩個子進程，分別顯示字符“b”、“c” ，如圖 2所示。#includemain( )int p1,p2;while (p1=fork()=-1); /*父進程創(chuàng)建第一個進程，直到成功*/if(p1=0) /*0返回給子進程 1*/putchar(b);/*P1的處理過程*/ els

4、e /*正數(shù)返回給父進程(子進程號)*/while (p2=fork()=-1); /*父進程創(chuàng)建第二個進程，直到成功*/if(p2=0) /*0返回給子進程2*/putchar(c);/*P2的處理過程*/ elseputchar(a);/*P2創(chuàng)建完成后，父進程的處理過程*/ 圖 2系統(tǒng)調(diào)用 fork()的使用示例一思考：i. 編譯連接通過后，多次運行程序，觀察進程并發(fā)執(zhí)行結(jié)果，并分析原因。原因：當(dāng)程序并發(fā)執(zhí)行時，系統(tǒng)處于一個復(fù)雜的動態(tài)組合狀態(tài)，各程序執(zhí)行的相對速度不確定，這使得這些程序多次并發(fā)執(zhí)行得到的結(jié)果不同，調(diào)度、執(zhí)行的順序由系統(tǒng)決定。ii. 刪除語句，觀察輸出的內(nèi)容，體會fork的

5、使用。提示：編譯和運行該程序，分析結(jié)果出現(xiàn)兩種輸出的原因。刪除語句后：思考的問題：1. 運行命令為什么是“./command”？將源文件保存為以.c為后綴名的文件，開始進行編譯$gcc -o XXX XXX.c 編譯成功完成后，在當(dāng)前路徑下，生成一個名為XXX的文件然后執(zhí)行 $./XXX 程序得以運行2. . 和 . 什么含義？.表示當(dāng)前目錄，.表示上級目錄，即父目錄3. shell 提示為什么不換行？因為在輸出語句中沒有/n換行符。4. 輸出字母為什么和提示交錯？b,a,shell,c四個進程并發(fā)執(zhí)行，執(zhí)行先后順序由系統(tǒng)調(diào)度決定。所以當(dāng)shell調(diào)度在c進程前時，會出現(xiàn)輸出字母和提示交錯的現(xiàn)

6、象。5. 管道什么含義？管道符，可以認為它是一根水管，連接輸入端和輸出端。a | b其中，| 就是管道符，將輸入端 a命令產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳給輸出端的b命令來處理6. ./f1|pstree|grep f1什么含義？將./f1產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳給pstree來處理，經(jīng)過pstree處理后的數(shù)據(jù)再傳給grep f1來處理在運行f1文件的進程的樹結(jié)構(gòu)中查找f1(?)7. 6中組合命令為什么沒有輸出？8. 如果想保留6中的./f1的輸出內(nèi)容，該如何操作？進行重定向操作9. ./f1 運行結(jié)果為什么不一樣？每種結(jié)果的產(chǎn)生原因。有a,b,c三個并發(fā)進程，調(diào)度順序由系統(tǒng)決定bcabacabc10. ./f1|pstr

7、ee|grep f1運行結(jié)果為什么不一樣？截圖中四種結(jié)果的產(chǎn)生原因。由于并發(fā)進程的調(diào)度順序是由系統(tǒng)決定的，并且pstree顯示的是一剎那的進程，進程調(diào)度又是動態(tài)的。四種結(jié)果：無結(jié)果：可能三個進程調(diào)度已經(jīng)結(jié)束或者還未開始調(diào)度：父進程已經(jīng)結(jié)束，兩個子進程還在運行：父進程開始運行，子進程還未開始調(diào)度：兩個子進程還在運行（？）注意：./f1 |pstree |grep f1命令之間有空格。pstree 還可以加上參數(shù)，-up如：./f1 |pstree up |grep f1提示：用pstree觀察進程的父子關(guān)系，其中第二次不是錯誤，而是捕捉的時機，當(dāng)時父進程已經(jīng)結(jié)束，兩個子進程還在運行。擴展：修改代

8、碼，產(chǎn)生祖孫三代的進程。說明：三個fe和bash都是進程，彼此間也會產(chǎn)生影響。2. 將上述的輸出字符改為輸出較長的字符串，如圖 3所示。#includeint main( )int p1,p2;while (p1=fork()= -1);/*父進程創(chuàng)建第一個進程，直到成功*/if(p1=0)/*0返回給子進程 1*/printf(boyn);/*P1的處理過程*/else/*正數(shù)返回給父進程(子進程號)*/while (p2=fork()=-1);/*父進程創(chuàng)建第二個進程，直到成功*/if(p2 = 0) /*0返回給子進程2*/printf(daughtern); /*P2的處理過程*/el

9、seprintf(parentn);/*P2創(chuàng)建完成后，父進程的處理過程*/圖 3系統(tǒng)調(diào)用 fork()的使用示例二思考：i. 編譯連接通過后，多次運行程序，觀察進程并發(fā)執(zhí)行結(jié)果：執(zhí)行結(jié)果均為：ii. 如果多次運行輸出內(nèi)容沒有變化，請分析原因：函數(shù)fork( )用來創(chuàng)建一個新的進程，該進程幾乎是當(dāng)前進程的一個完全拷貝，所以多次運行輸出內(nèi)容沒有變化iii. 并改寫原程序，延長每個進程的執(zhí)行時間，再次觀察運行情況。延長執(zhí)行時間后：輸出的時間間隔變長3. （選作）將上述的輸出字符改為多條輸出語句，如圖 4所示。#includemain( )int p1,p2;int i;while (p1=fork

10、()=-1); /*父進程創(chuàng)建第一個進程，直到成功*/if(p1=0) /*0返回給子進程 1*/for( i =0; i 1000; i+) /*P1的處理過程*/putchar(b); else /*正數(shù)返回給父進程(子進程號)*/while (p2=fork()=-1); /*父進程創(chuàng)建第二個進程，直到成功*/if(p2=0) /*0返回給子進程2*/for( i =0; i 1000; i+)putchar(c); /*P2的處理過程*/elsefor( i =0; i 1000; i+)putchar(a); /*P2創(chuàng)建完成后，父進程的處理過程*/圖 4 系統(tǒng)調(diào)用 fork()的使

11、用示例三思考：i. 編譯連接通過后，多次運行程序，觀察進程并發(fā)執(zhí)行結(jié)果：ii. 如果多次運行輸出內(nèi)容沒有變化，請分析原因。并改寫原程序，延長每個進程的執(zhí)行時間，再次觀察運行情況。iii. 如果多次運行輸出內(nèi)容發(fā)生變化，并分析原因。iv. 將進程放在后臺運行，用pstree觀察進程的宗族關(guān)系。v. 系統(tǒng)創(chuàng)建一個新進程(使用系統(tǒng)調(diào)用fork)與讓系統(tǒng)執(zhí)行一個新程序(使用系統(tǒng)調(diào)用exec)有什么差異？4. 理解系統(tǒng)調(diào)用wait()、getpid()和getppid()的使用。程序代碼如圖5所示。#include #include #include #include #include #include

12、 #include int main()char buf100;pid_t cld_pid;int fd;if(fd=open(temp,O_CREAT|O_TRUNC|O_RDWR,S_IRWXU)=-1)printf(open error%d,errno);exit(1);strcpy(buf,This is parent process writen);if(cld_pid=fork()=0) /*這里是子進程執(zhí)行的代碼*/strcpy(buf,This is child process writen);printf(This is child processn);sleep(1);pr

13、intf(My PID (child) is%dn,getpid(); /*打印出本進程的ID*/sleep(1); printf(My parent PID is %dn,getppid(); /*打印出父進程的ID*/sleep(1);write(fd,buf,strlen(buf);close(fd);exit(0);else /*這里是父進程執(zhí)行的代碼*/wait(0); /*如果此處沒有這一句會如何？*/printf(This is parent processn);sleep(1);printf(My PID (parent) is %dn,getpid(); /*打印出本進程的I

14、D*/sleep(1);printf(My child PID is %dn,cld_pid); /*打印出子進程的ID*/sleep(1);write(fd,buf,strlen(buf);close(fd);return 0;圖5 系統(tǒng)調(diào)用wait()的使用思考：i. 編譯連接通過后，多次運行程序，觀察進程并發(fā)執(zhí)行結(jié)果：多次執(zhí)行：ii. 語句sleep(1);起什么作用？刪除所有sleep(1);語句，并觀察運行結(jié)果；讓函數(shù)滯留1秒。iii. 刪除wait(0);語句，并觀察運行結(jié)果，并請分析兩次結(jié)果不同的原因，理解wait的作用。Wait的作用：wait函數(shù)用于使父進程阻塞，直到一個子進

15、程結(jié)束兩次結(jié)果不同的原因：wait（0）一般是父進程用來等待子進程用的，用來防止子進程成為僵尸進程，0表示父進程不關(guān)心子進程的終止狀態(tài)。實現(xiàn)父子進程的同步。5. （不做）編寫程序創(chuàng)建子進程。父子進程分別打印自己和父進程的進程ID，要求每3秒鐘打印系統(tǒng)進程信息，重復(fù)5次后退出。父進程待子進程結(jié)束后退出。提示：i. 用系統(tǒng)調(diào)用getpid和getppid獲取進程ID；ii. 用系統(tǒng)調(diào)用fork進程創(chuàng)建；iii. 用系統(tǒng)調(diào)用wait控制父子進程同步；iv. 用庫函數(shù)system實現(xiàn)在一個進程內(nèi)部運行另一個進程，即創(chuàng)建一個新進程；v. Shell命令/bin/ps作為system的字符串參數(shù)，實現(xiàn)打印系統(tǒng)進程信息。擴充：關(guān)于父子進程各自又再生成子進程的例子。#include #include #in