操作系統(tǒng)課程設(shè)計--進程管理、進程間通信

1、操作系統(tǒng)課程設(shè)計-進程管理、進程間通信煙 臺 大 學(xué) 文 經(jīng) 學(xué) 院 課程：操作系統(tǒng) 學(xué) 號： 姓 名： 班 級： 指導(dǎo)老師： 設(shè)計名稱進程管理。進程間通信。成 員課程設(shè)計地點一 課程設(shè)計思想及目的（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(rèn)識并發(fā)執(zhí)行的實質(zhì)。 （3）分析進程競爭資源現(xiàn)象，學(xué)習(xí)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。Linux系統(tǒng)的進程通信機構(gòu) (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。二 課程設(shè)計設(shè)備及環(huán)境裝有Linux操作系統(tǒng)的PC機三 課程設(shè)計內(nèi)容（1）

2、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(dāng)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“b”和字符“c”。試觀察紀(jì)錄屏幕上的顯示結(jié)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。消息的創(chuàng)建，發(fā)送和接收。 使用系統(tǒng)調(diào)用msgget (), msg

3、snd (), msgrev (), 及msgctl () 編制一長度為1k的消息的發(fā)送和接收程序。 觀察上面的程序，說明控制消息隊列系統(tǒng)調(diào)用msgctl () 在此起什么作用共享存儲區(qū)的創(chuàng)建、附接和段接。 使用系統(tǒng)調(diào)用shmget(),shmat(),sgmdt(),shmctl(),編制一個與上述功能相同的程序。比較上述（1），（2）兩種消息通信機制中數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間。 四 . 課程設(shè)計過程及結(jié)果1 進程的創(chuàng)建任務(wù)編寫一段程序，使用系統(tǒng)調(diào)用fork( )創(chuàng)建兩個子進程。當(dāng)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

4、字符“b”和“c”。試觀察記錄屏幕上的顯示結(jié)果，并分析原因。程序#include<>main()int p1,p2;if(p1=fork() /*子進程創(chuàng)建成功*/ putchar('b');else if(p2=fork() /*子進程創(chuàng)建成功*/ putchar('c'); else putchar('a'); /*父進程執(zhí)行*/<運行結(jié)果>bca(有時會出現(xiàn)abc的任意的排列)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

5、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<任務(wù)> 修改已編寫好的程序，將每個程序的輸出由單個字符改為一句話，再觀察程序執(zhí)行時屏幕上出現(xiàn)的現(xiàn)象，并分析其原因。如果在程序中使用系統(tǒng)調(diào)用lockf()來給每個程序加鎖，可以實現(xiàn)進程之間的互斥，觀察并分析出現(xiàn)的現(xiàn)象。程序1#include<>main()int p1,p2,i;if(p1=fork() for(i=0;i<500;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

6、if(p2=fork() for(i=0;i<500;i+) printf("son %dn",i); wait(0); /* 保證在子進程終止前，父進程不會終止*/ exit(0); /*向父進程信號0且該進程推出*/ else for(i=0;i<500;i+) printf(“grandchild %dn",i); exit(0);運行結(jié)果parent.songrandchildgrandchild或grandchildsongrandchildsonparent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

7、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(jié)果相同。程序2#include<>main()int p1,p2,i;if(p1=fork() lockf(1,1,0); for(i=0;i<500;i+) printf("parent %dn",i); lockf(1,0,0); wait(0); /* 保證在子進程終止前，父進程不會終止*/ exit(0);else if(p2=fork() lockf(1,1,0); for(i=0;i<500;

8、i+) printf("son %dn",i); lockf(1,0,0); wait(0); /* 保證在子進程終止前，父進程不會終止*/exit(0); else lockf(1,1,0); for(i=0;i<500;i+) printf("daughter %dn",i); lockf(1,0,0); exit(0); <運行結(jié)果輸出parent塊,son塊,grandchild塊的順序可能不同，但是每個塊的輸出過程不會被打斷。分析：因為上述程序執(zhí)行時，lockf(1,1,0)鎖定標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備，lockf(1,0,0)解鎖標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備

9、，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軟中斷通信任務(wù)1編制一段程序，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ctrl+c鍵），當(dāng)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，分別輸出下列信息后終止：child process1 is killed by parent!child process2 is killed by parent!父進程等待兩個子進程終止后，輸出以下信息后終止：parent process is

10、 killed! #include<>#include<>#include<> void waiting(),stop(),alarming();int wait_mark;main()int p1,p2;if(p1=fork() /*創(chuàng)建子進程p1*/if(p2=fork() /*創(chuàng)建子進程p2*/wait_mark=1;signal(SIGINT,stop); /*接收到c信號，轉(zhuǎn)stop*/signal(SIGALRM,alarming);/*接受SIGALRMwaiting();kill(p1,16); /*向p1發(fā)軟中斷信號16*/ kill(p2

11、,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); else wait_mark=1;signal(17,stop);signal(SIGINT,SIG_IGN); /*忽略 c信號*/while (wait_mark!=0);lockf(1,1,0);printf("child process2 is killed by parent!n");lockf(1,0,0);exit(0);elsewait_mark=1;sign

12、al(16,stop);signal(SIGINT,SIG_IGN); /*忽略c信號*/while (wait_mark!=0)lockf(1,1,0);printf("child process1 is killed by parent!n");lockf(1,0,0);exit(0);void waiting()sleep(5);if (wait_mark!=0) kill(getpid(),SIGALRM);void alarming()wait_mark=0;void stop()wait_mark=0;<運行結(jié)果> 不做任何操作等待五秒鐘父進程回在子

13、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的順序。任務(wù)2在上面的任務(wù)1中，增加語句signal(SIGINT,SIG_IGN)和語句signal(SIGQUIT,SIG_IGN)，觀察執(zhí)行結(jié)果，并分析原因。這里，signal(SIGINT,SIG_IGN)和signal(SIGQUIT,SIG_IGN)分別為忽略鍵信號以及忽略中斷信號。<程序>#include<>#include<>#include<>int pid1,pid2;int EndFlag=0;int pf1=0;int pf2=0;void Int

14、Delete()kill(pid1,16);kill(pid2,17);void Int1()printf("child process 1 is killed !by parentn");exit(0);void Int2()printf("child process 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

15、,&exitpid,0);printf("parent process is killedn");exit(0); else signal(SIGINT,SIG_IGN);signal(17,Int2);pause(); elsesignal(SIGINT,SIG_IGN);signal(16,Int1);pause();運行結(jié)果請讀者將上述程序輸入計算機后，執(zhí)行并觀察。3 進程的管道通信任務(wù) 編制一段程序，實現(xiàn)進程的管道通信。使用系統(tǒng)調(diào)用pipe()建立一條管道線。兩個子進程p1和p2分別向通道個寫一句話： child1 process is sending me

16、ssage!child2 process is sending message!而父進程則從管道中讀出來自兩個進程的信息，顯示在屏幕上。程序#include <>#include <>#include <>int pid1,pid2; main( ) int fd2;char outpipe100,inpipe100;pipe(fd); /*創(chuàng)建一個管道*/while (pid1=fork( )=-1);if(pid1=0) lockf(fd1,1,0); sprintf(outpipe,"child 1 process is sending me

17、ssage!"); /*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(5); /*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,"child 2 process is sending message!"); write(fd1,outpipe,50); sleep(5); lockf(fd1,0,0); ex

18、it(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); 運行結(jié)果延遲5秒后顯示:child1 process is sending message! 再延遲5秒:child2 process is sending message!（2）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(diào)用pipe()建立一

19、條管道線。兩個子進程p1和p2分別向通道個寫一句話： child1 process is sending message!child2 process is sending message!而父進程則從管道中讀出來自兩個進程的信息，顯示在屏幕上。#include <>#include <>#include <>int pid1,pid2; main( ) int fd2;char outpipe100,inpipe100;pipe(fd); /*創(chuàng)建一個管道*/while (pid1=fork( )=-1);if(pid1=0) lockf(fd1,1,0)

20、; 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(5); /*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,"child 2 process is sending message!")

21、; 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); 運行結(jié)果延遲5秒后顯示:child1 process is sending message! 再延遲5秒:child2 process is sending message!（2）消息的創(chuàng)建，發(fā)送和接收#include <> #include <sys/>#include <sys/>#include <sys/>#define MSGKEY 75 /*定義關(guān)鍵詞MEGKEY*/Struct msgform /*消息結(jié)構(gòu)*/long mtype;char mtexe100; /*文本長度*/msg;int msgqid,i;void CLIENT( )int i;msgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT);for(i=10;i>=1;i-) =i; p