實驗3進程通信signal軟中斷201610

1、1第四章 進程管理實驗4.1 實驗目的 一、加深對進程概念的理解，明確進程和程序的區(qū)別 二進一步認識并發(fā)執(zhí)行的實質 三分析進程爭用資源的現(xiàn)象，學習解決進程互斥的方法 四了解Linux系統(tǒng)中進程通信的基本原理 4.2 準備知識 4.2.1 基本概念 進程的概念 進程與程序的區(qū)別 并發(fā)執(zhí)行的概念 進程互斥的概念 進程通信的基本原理 2系統(tǒng)調用圖4-1 系統(tǒng)調用的參數(shù)表方式變元表： N 參數(shù)1 參數(shù)2 參數(shù)n (a) 直接方式 trap 參數(shù)1 參數(shù)2 參數(shù)n 變元表： N 指針 (b) 間接方式 系統(tǒng)調用是一種進入系統(tǒng)空間的辦法。通常，在OS的核心中都設置了一組用于實現(xiàn)各種系統(tǒng)功能的子程序，并將它

2、們提供給程序員使用。程序員在需要OS提供某種服務的時候，便可以調用一條系統(tǒng)調用命令，去實現(xiàn)希望的功能，這就是系統(tǒng)調用。因此，系統(tǒng)調用就像一個黑箱子一樣，對用戶屏蔽了操作系統(tǒng)的具體動作而只是提供了調用功能的接口。系統(tǒng)調用與一般的過程調用有下述幾方面的明顯差別：（1）運行在不同的系統(tǒng)狀態(tài)。（2）通過軟中斷進入。 （3）返回問題。當調用進程仍具有最高優(yōu)先級時，才返回到調用進程繼續(xù)執(zhí)行；否則，將引起重新調度，以便讓優(yōu)先權最高的進程優(yōu)先執(zhí)行。 （4）嵌套調用。系統(tǒng)調用也可以嵌套進行 系統(tǒng)調用的實現(xiàn)系統(tǒng)調用的實現(xiàn)與一般過程調用的實現(xiàn)相比，兩者間有很大差異。對于系統(tǒng)調用，控制是由原來的用戶態(tài)轉換為系統(tǒng)態(tài)，這

3、是借助于中斷和陷入機制來完成的，在該機制中包括中斷和陷入硬件機構及中斷與陷入處理程序兩部分。 是指CPU對系統(tǒng)發(fā)生某事件時的一種響應.(1)是指由于外部設備事件所引起的中斷.(2)則是指由于CPU內部事件所引起的中斷. 如程序出錯（地址越界)、電源故障等。內中斷（trap）被譯為“捕獲”或“陷入”。 是由于執(zhí)行了現(xiàn)行指令所引起的；則是由于系統(tǒng)中某事件引起的，該事件與現(xiàn)行指令無關。 進程創(chuàng)建與軟中斷通信forkfork系統(tǒng)調用系統(tǒng)調用：由于進程為執(zhí)行程序的環(huán)境，因此在執(zhí)行程序前必須先建立這個能跑程序的環(huán)境。Linux系統(tǒng)提供系統(tǒng)調用拷貝現(xiàn)行進程的內容，以產生新的進程，調用fork的進程稱為父進程

4、；而所產生的新進程則稱為子進程。子進程會承襲父進程的一切特性，但是它有自己的數(shù)據(jù)段，也就是說，盡管子進程改變了所屬的變量，卻不會影響到父進程的變量值。 父進程和子進程共享一個程序段共享一個程序段，但是各自擁有自己的堆棧、數(shù)據(jù)段、用戶空間以及進程控制塊。換言之，兩個進程執(zhí)行的程序代碼是一樣的，但是各有各的程序計數(shù)器與自己的私人數(shù)據(jù)。 9linux 是多用戶和多進程的操作系統(tǒng)，進程在操作系統(tǒng)中的創(chuàng)建，都會生成一個進程描述塊，描述當前進程的所有信息，包括，數(shù)據(jù)段、代碼段、堆棧段的地址，當前進程的環(huán)境變量，文件描述符等。fork函數(shù)過程：操作系統(tǒng)先創(chuàng)建一個進程描述塊，然后把父進程的所有進程描述符的信息

5、精確拷貝過來，和父進程一樣（除了進程ID不一樣外），代碼段共享，數(shù)據(jù)段和堆棧段復制，所有的寄存器的值全部精確拷貝，文件描述符也許精確拷貝。forkfork的返回值的返回值，fork在父進程父進程空間中返回子進程的PIDPID，在子進程子進程空間中返回0 0。10圖3-2 父進程和子進程的內存映像用戶內存區(qū) 父進程的vm_arce_struct vm start vm start count = 2 vm start vm start count = 2 子進程的vm_arce_struct 子進程數(shù)據(jù)區(qū) 子進程堆棧區(qū) 父進程數(shù)據(jù)區(qū) 父進程堆棧區(qū) 共享正文區(qū) 11一fork()函數(shù):用于創(chuàng)建一個

6、新進程（子進程）int fork(); pid = fork(); if(pid 0) printf(The parent process is running now!n); exit(0); 進程創(chuàng)建與軟中斷通信信號與軟中斷信號是OS系統(tǒng)中使用的一種進程間通信方式，它提供一種處理異步事件的方法。例如：用戶可以通過一個中斷指令中斷一個程序的執(zhí)行，兩個進程間可以通過發(fā)送信號通知一個異步事件，系統(tǒng)或進程通過信號報告突發(fā)的硬件故障（如非法指令或運算溢出）。此外，系統(tǒng)還可以通過信號實現(xiàn)軟中斷，即用戶進程向自身發(fā)送信號，以調用某些系統(tǒng)功能，或轉入某些特定處理。進程創(chuàng)建與軟中斷通信“軟中斷”不同于普通中

7、斷，它是指通過隨機向進程發(fā)送信號，通知進程完成某事件。只有執(zhí)行狀態(tài)的進程才會響應該信號，與處理普通中斷一樣，進程轉而執(zhí)行信號要求的處理。如果信號到達時，進程處于執(zhí)行狀態(tài)以外的其他狀態(tài)，則信號不會被響應。進程創(chuàng)建與軟中斷通信系統(tǒng)調用signal( sig, function)是進程用來設定某個信號的處理方法；系統(tǒng)調用kill(Pid, Iid)是用來發(fā)送信號給指定進程的。這 兩個調用可以形成信號的基本操作。處理信號有三種類型：進程接收到信號后退 出；進程忽略該信號；進程收到信號后執(zhí)行用戶設定用系統(tǒng)調用signal的函數(shù)。1.信號SIGINT由按下Ctrl-C發(fā)出，信號SIGQUIT由按下Ctrl

8、-發(fā)出。信號信號功能功能值值SIGHUPSIGHUP掛起掛起1 1SIGINTSIGINT鍵盤中斷，鍵盤按鍵盤中斷，鍵盤按DeleteDelete鍵或鍵或BreakBreak鍵鍵2 2SIGQUITSIGQUIT鍵盤按鍵盤按QuitQuit鍵鍵3 3SIGILLSIGILL非法指令非法指令4 4SIGTRAPSIGTRAP跟蹤中斷跟蹤中斷5 5SIGIOTSIGIOTIOTIOT指令指令6 6SIGBUSSIGBUS總線錯總線錯7 7SIGFPESIGFPE浮點運算溢出浮點運算溢出8 8SIGKILLSIGKILL要求終止進程要求終止進程9 9SIGUSR1SIGUSR1用戶定義信號用戶定義信

9、號#1#11010SIGSEGVSIGSEGV段違法段違法1111SIGUSR2SIGUSR2用戶定義信號用戶定義信號#2#21212SIGPIPESIGPIPE向沒有讀進程的管道上寫向沒有讀進程的管道上寫1313SIGALRMSIGALRM定時器告警，時間到定時器告警，時間到1414SIGTERMSIGTERMkillkill發(fā)出的軟件結束信號發(fā)出的軟件結束信號15 (16,15 (16,堆棧錯誤，使進程終止堆棧錯誤，使進程終止) )SIGCHLDSIGCHLD子進程死子進程死1717SIGCONTSIGCONT若已停止則繼續(xù)若已停止則繼續(xù)1818SIGPWRSIGPWR電源故障電源故障30

10、30Wait()Wait()函數(shù)函數(shù)Wait()函數(shù)常用來控制父進程與子進程的同步。在父進程中調用wait（）函數(shù)，則父進程被阻塞，進入等待隊列，等待子進程結束。當子進程結束時，會向父進程發(fā)出SIGCHLD信號。當接收到信號后，父進程從wait（）函數(shù)返回繼續(xù)執(zhí)行原程序。Exit()Exit()函數(shù)函數(shù)是進程結束最常調用的函數(shù)。在正常終止時，exit（）函數(shù)返回進程結束狀態(tài)。進程創(chuàng)建與軟中斷通信#include #include #include #include int wait_flag;void stop() wait_flag=0; wait_flag=0; ;main() int p

11、id1,pid2;wait_flag=1;signal(2,stop); /or signal(14,stop);進程創(chuàng)建與軟中斷通信 while(wait_flag=1); while(wait_flag=1);while(pid1=fork()=-1);while(pid1=fork()=-1);if(pid10) if(pid10) while(pid2=fork()=-1); while(pid2=fork()=-1); if(pid20) if(pid20) wait_flag=1; wait_flag=1; sleep(5); sleep(5); kill(pid1,16); ki

12、ll(pid1,16); kill(pid2,17); kill(pid2,17); wait(0); wait(0); wait(0); wait(0); printf( printf(ParentParent process is killed !n); process is killed !n); exit(0); exit(0); else else wait_flag=1; wait_flag=1; signal(17,stop); signal(17,stop); while(wait_flag=1); while(wait_flag=1); printf(Child printf

13、(Child process 2 process 2 is killed by parent !n);is killed by parent !n); exit(0); exit(0); else else wait_flag=1; wait_flag=1; signal(16,stop); signal(16,stop); while(wait_flag=1); while(wait_flag=1); printf(Child printf(Child process 1 process 1 is killed by parent !n);is killed by parent !n); exit(0); exit(0); 進程創(chuàng)建與軟中斷通信else wait_flag=1; signal(17,stop); while(wait_