2019電大操作系統(tǒng)形考任務進程管理實驗報告

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上進程管理實驗報告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；（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實驗內容（1）進程的創(chuàng)建：編寫一段程序，使用系統(tǒng)調用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”，子進程分別顯示字符“

2、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<sys/types.h>#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include <fcntl.h>#include <errno.h>int main(int argc,char* argv)pid_t pid1,pid2; pid1 = fork(); if(pid1<0)fprintf(stderr,"childprocess1 failed");exit(-1);else if(pid1

3、= 0) printf("bn");else pid2 = fork(); if(pid2<0) fprintf(stderr,"childprocess1 failed"); exit(-1);else if(pid2 = 0) printf("cn");else printf("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；

4、上下文和數據，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)的調度，沒有固定的順序。（2）進程的控制修改已經編寫的程序，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father 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)調用lockf () 來給每一個進程加鎖，可以實現(xiàn)進程

5、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<sys/types.h>#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include <fcntl.h>#include <errno.h>int main(int argc,char* argv) pid_t pid1,pid2; pid1 = fork(); if(pid1<0) fprintf(stderr,"childprocess1 failed");exit(-1); else if(pid1 = 0)

6、lockf(1,1,0); printf("child process1 completedn"); elsepid2 = fork();if(pid2<0) fprintf(stderr,"childprocess1 failed"); exit(-1);else if(pid2 = 0) lockf(1,1,0); printf("child process2 completedn");else lockf(1,1,0);printf(“father process is completedn”); sleep(2); ex

7、it(0); return 0;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)調用fork() 創(chuàng)建兩個子進程，再用系統(tǒng)調用signal() 讓父進程捕捉鍵盤上來的中斷信號（即按DEL鍵）；當

8、捕捉到中斷信號后，父進程用系統(tǒng)調用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<sys/types.h>#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include <fcntl.h>#include <errno.

9、h>#include <signal.h>int wf;void waiting() while(wf!=0);void stop() wf = 0;int main(int argc,char* argv) pid_t pid1,pid2; pid1 = fork(); if(pid1<0) fprintf(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

10、ockf(1,1,0); printf("Child Process 1 is killed by Parent!n"); lockf(1,0,0); exit(0); else pid2 = fork(); if(pid2<0) fprintf(stderr,"childprocess1 failed"); 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 lockf(1,1,0); printf("Chi

11、ld Process 2 is killed by Parent!n"); lockf(1,0,0); exit(0); else wf = 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 waiting(); kill(pid1,16);/向子進程p1發(fā)軟中斷信號16 kill(pid2,17);/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

12、;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函數的原型如下：int  kill(pid,sig)，pid 是一個或一組進程的標識符，參數sig是要發(fā)送的軟中斷信號。signal函數的原型如下：signal(sig,function)，它以 軟中斷信號的序號作為參數調用函數，也就是說，收到軟中斷信號sig后，調用函數function.當子進程1收到軟中斷信號16時，調用函數stop()解除“waiting”,繼續(xù)往下執(zhí)行；等它打印完了child process 1

13、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) 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。

14、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 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

15、P2發(fā)來的消息。源代碼如下：#include<sys/types.h>#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include <fcntl.h>#include <errno.h>int main(int argc,char* argv) pid_t pid1,pid2; int fd2; char parbuf50,childbuf50; pipe(fd);/建立管道pid1 = fork();if(pid1<0) fprintf(stderr,"childprocess2 faile

16、d"); exit(-1);else if(pid1 = 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);else pid2 = fork(); if(pid2<0) fprintf(stderr,"childprocess1 failed"); exit(-1); else if(pid2 = 0) lockf(fd1,

17、1,0); sprintf(childbuf,"Child 1 is sending a message!n"); write(fd1,childbuf,50);/向管道中寫東西 sleep(5);lockf(fd1,0,0);exit(0);else 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); 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);

18、 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strace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用pipe得到的是兩個獨立的fd數組，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)通過調用fork函數創(chuàng)建進程，當一個進程調用了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

19、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，取決去內核的調度算法。 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,而父進程阻塞直到子進程完成任務.這個時候我們可以調用wait或者 waitpid系統(tǒng)調用.  （2）可執(zhí)行文件加載時進行了哪些處理？ 注冊一個可執(zhí)行文件的加載模塊（包含信息：鏈表list，所屬的module，加載可執(zhí)行文件，加載共享庫），然后遍歷鏈表，依次按module加載這個可執(zhí)行文件 （3）當首次調用新創(chuàng)建進程時，其入口在哪里？ 在進程隊列的ready狀態(tài)下，由離自己最近的父進程執(zhí)行調度，即入口在最