北京工業(yè)大學-操作系統(tǒng)實驗報告

1、操作系統(tǒng)實驗報告姓名： xxx 學號： 110703xx完成時間：2013年11月21日目錄：實驗一：UNIX/LINUIX入門.3 實驗二：進程管理.5實驗三：線程的管理.11實驗四：利用信號量實現(xiàn)進程間通信.15實驗五：基于消息隊列和共享內存的進程間通信.20實驗六：一個進程啟動另一個程序的執(zhí)行.25實驗一 UNIX/LINUIX入門一、實驗目的 了解UNIX/LINUX運行環(huán)境，熟悉UNIX/LINUX的常用基本命令，熟悉和掌握UNIX/LINUX下c語言程序的編寫、編譯、調試和運行方法。二、實驗內容1、熟悉UNIX/LINUX的常用基本命令如ls、who、pwd、ps等。2、練習UNI

2、X/LINUX的文本行編輯器vi的使用方法3、熟悉UNIX/LINUX下c語言編譯器cc/gcc的使用方法。用vi編寫一個簡單的顯示“Hello,World!”c語言程序，用gcc編譯并觀察編譯后的結果，然后運行它。三、實驗要求按照要求編寫程序，放在相應的目錄中，編譯成功后執(zhí)行，并按照要求分析執(zhí)行結果，并寫出實驗報告。四、實驗設計代碼如下：#include<stdio.h>int main() printf("Hello, world");return 0;五、運行結果六、收獲及機會此次實驗讓我熟悉了c語言編譯器cc/gcc的使用方法。七、參考資料實驗指導書實驗

3、二 進程管理一、實驗目的 加深對進程概念的理解，明確進程與程序的區(qū)別；進一步認識并發(fā)執(zhí)行的實質二、實驗內容（1）進程創(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“a“；子進程分別顯示字符”b“和字符“c”。試觀察記錄屏幕上的顯示結果，并分析原因。（2）進程控制修改已編寫的程序，將每一個進程輸出一個字符改為每一個進程輸出一句話，再觀察程序執(zhí)行時屏幕上出現(xiàn)的現(xiàn)象，并分析原因。（3）進程的管道通信編寫程序實現(xiàn)進程的管道通信。使用系統(tǒng)調用pipe()建立一個管道，二個子進程P1 和P2 分

4、別向管道各寫一句話：Child 1 is sending a message!Child 2 is sending a message!父進程從管道中讀出二個來自子進程的信息并顯示（要求先接收P1，再接收P2）。三、實驗要求 按照要求編寫程序，放在相應的目錄中，編譯成功后執(zhí)行，并按照要求分析執(zhí)行結果，并寫出實驗報告。四、實驗設計（1）進程創(chuàng)建使用fork（）創(chuàng)建兩個子進程，父進程等待兩個子進程執(zhí)行完在運行。（2）進程控制使用fork（）創(chuàng)建兩個子進程，父進程等待兩個子進程分別輸出一句話在運行。（3）進程的管道通信建立一個管道。在程序中先建立一個子進程，然后向管道中輸入數(shù)據(jù)，然后從子進程中退出到

5、父進程，讀出管道數(shù)據(jù)，然后再建立一個子進程，寫入數(shù)據(jù)，再讀出，即可。代碼如下：（1） 進程創(chuàng)建：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>void main() int pid1, pid2; pid1 = fork(); if (pid1 < 0) printf("Fork 1 failed!"); if (0 = pid1) printf("b"); exit(0); if (pid1 >0) wait(NULL); pid2 = fork(); if (pid2 < 0) pri

6、ntf("Fork 2 failed!"); if (0 = pid2) printf("c"); exit(0); if (pid2 >0) wait(NULL); printf("a"); exit(0); （2） 進程控制：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>void main() int pid1, pid2; pid1 = fork(); if (pid1 < 0) printf("Fork 1 failed!"); if (0 = p

7、id1) printf("this is child bn"); exit(0); if (pid1 >0) wait(NULL); pid2 = fork(); if (pid2 < 0) printf("Fork 2 failed!"); if (0 = pid2) printf("this is child cn"); exit(0); if (pid2 >0) wait(NULL); printf("father an"); exit(0); （3） 進程的管道通信#include<

8、stdio.h> #include<stdlib.h> #include<sys/types.h> #include<memory.h> void main() int pid1, pid2; int pfd2; char *msg1="Child 1 is sending a message!" char *msg2="Child 2 is sending a message!" char buf256; int r,w; if(pipe(pfd)<0) printf("pipe create

9、error!n"); exit(1); pid1 = fork(); if (pid1 < 0) printf("Fork 1 failed!"); if (0 = pid1) close(pfd0); /write sleep(3); if(w=write(pfd1,msg1,strlen(msg1)<0) printf("wirte error!n"); exit(1); else printf("child 1 send msg to pipe!n"); exit(0); if (pid1 >0) w

10、ait(NULL); pid2 = fork(); if (pid2 < 0) printf("Fork 2 failed!"); if (pid2 >0) close(pfd1); /read sleep(3); if(r=read(pfd0,buf,256)<0) printf("read error!n"); exit(1); else printf("parent read from pipe: %sn",buf); wait(NULL); close(pfd1); /read sleep(3); if(r=

11、read(pfd0,buf,256)<0) printf("read error!n"); exit(1); else printf("parent read from pipe: %sn",buf); if (0 = pid2) close(pfd0); /write sleep(6); if(w=write(pfd1,msg2,strlen(msg2)<0) printf("write error!n"); exit(1); else printf("child 2 send msg to pipe!n&qu

12、ot;); exit(0); 五、運行結果 （1）進程創(chuàng)建 （2）進程控制（3）進程的管道通信六、收獲及機會此次實驗讓我對進程和管道有了進一步的理解，當需要創(chuàng)建兩個子進程的時候，不能直接在第一個子進程中直接fork()，要保證在在父進程用fork()再次創(chuàng)建子進程，否則創(chuàng)建的不是兩個子進程而會是3個，關于父子進程的執(zhí)行順序，是無法預知的，如果想要先讓子進程運行，那么父進程一定要用wait（NULL）語句進行等待；關于管道，只用一個即可，但必須在第一個fork()之前創(chuàng)建，否則父子進程不會共享。在向管道中寫入數(shù)據(jù)和從管道中讀出數(shù)據(jù)的時候，要控制好管道的讀寫控制，例如讀的時候必先關寫，但是又不能關

13、閉讀（寫）端過多，要確保讀（寫）的時候總是有端口可讀（寫），否則的話會造成讀（寫）失敗。這些是我此次實驗最大的收獲，還需要在今后的時候發(fā)現(xiàn)更多的問題，有更深的理解。七、參考資料實驗指導書實驗三 線程的管理一、實驗目的 編寫 Linux 環(huán)境下的多線程程序，了解多線程的程序設計方法，掌握最常用的三個函數(shù)pthread_create，pthread_join 和pthread_exit 的用法二、實驗內容 1、主 程 序 創(chuàng) 建 兩 個 線 程 myThread1 和myThread2 ， 每個線程打印一句話。使用pthread_create(&id,NULL,(void *) threa

14、d,NULL)完成。提示：先定義每個線程的執(zhí)行體，然后在 main 中()創(chuàng)建幾個線程，最后主線程等待子線程結束后再退出。2、創(chuàng)建兩個線程，分別向線程傳遞如下兩種類型的參數(shù)􀁺 傳遞整型值􀁺 傳遞字符三、實驗要求 按照要求編寫程序，放在相應的目錄中，編譯成功后執(zhí)行，并按照要求分析執(zhí)行結果，并寫出實驗報告。四、實驗設計 先定義2個線程的帶有參數(shù)的函數(shù)，參數(shù)分別為整型（int）和字符型（char），每個函數(shù)中打印出相對應線程的話。在main函數(shù)中，利用pthread_create函數(shù)創(chuàng)建該兩個線程，在函數(shù)參數(shù)中的第四位，寫入想要傳進各進程的參數(shù)。然后利用pthre

15、ad_join等待第二個結束后退出。代碼如下：1、主程序創(chuàng)建兩個線程 myThread1 和myThread2， 每個線程打印一句話。#include<stdio.h>#include<pthread.h>#include<stdlib.h>void myThread1(void) printf("This is pthread 1.n");void myThread2(void) printf("This is pthread 2.n");int main(void) pthread_t id1, id2; int

16、ret1, ret2; ret1 = pthread_create(&id1, NULL, (void*)myThread1, NULL); if (0 != ret1) printf("Create pthread 1 error!n"); exit(1); ret2 = pthread_create(&id2, NULL, (void*)myThread2, NULL); if (0 != ret2) printf("Create pthread 2 error!n"); exit(2); pthread_join(id1, NULL

17、); pthread_join(id2, NULL); return(0);2、創(chuàng)建兩個線程，分別向線程傳遞如下兩種類型的參數(shù)#include<stdio.h>#include<pthread.h>#include<stdlib.h>void *myThread1(void* arg) int* num; num = (int*)arg; printf("create parameter is %d.n", *num); return (void*)0;void *myThread2(void* arg) char* ch; ch = (

18、char*)arg; printf("create parameter is %c.n", *ch); return (void*)0;int main(void) pthread_t id1, id2; int ret1, ret2; int num = 1; char ch = 'a' int* p_num = &num; char* p_ch = &ch; ret1 = pthread_create(&id1, NULL, myThread1, (void*)p_num); if (0 != ret1) printf("

19、;Create pthread 1 error!n"); exit(1); ret2 = pthread_create(&id2, NULL, myThread2, (void*)p_ch); if (0 != ret2) printf("Create pthread 2 error!n"); exit(2); pthread_join(id1, NULL); pthread_join(id2, NULL); return(0);五、運行結果1、主程序創(chuàng)建兩個線程 myThread1 和myThread2， 每個線程打印一句話。2、創(chuàng)建兩個線程，分別向線程

20、傳遞如下兩種類型的參數(shù)六、收獲及體會此次實驗讓我對線程的創(chuàng)建有了初步的理解，在熟練掌握pthread_create和pthread_join兩個函數(shù)的應用上，學會了如何向線程中傳入?yún)?shù)。七、參考資料實驗指導書實驗四 利用信號實現(xiàn)進程間通信一、實驗目的 學習 UNIX 類（System V）操作系統(tǒng)信號機制，編寫Linux 環(huán)境下利用信號實現(xiàn)進程間通信的方法，掌握相關系統(tǒng)調用的使用方法。二、實驗內容創(chuàng)建4個線程，其中兩個線程負責從文件讀取數(shù)據(jù)到公共的緩沖區(qū)，另兩個線程從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)作不同的處理（加和乘運算）。使用信號量控制這些線程的執(zhí)行。三、實驗要求 按照要求編寫程序，放在相應的目錄中，編譯成

21、功后執(zhí)行，并按照要求分析執(zhí)行結果，并寫出實驗報告。四、實驗設計4個線程，兩個生產(chǎn)者兩個消費者；3個信號量：信號量n確保消費者不會從空的緩沖區(qū)取數(shù)；信號量S確保所有參與者之間互斥對緩沖區(qū)操作（防止出現(xiàn)兩個生產(chǎn)者同時向一個緩沖區(qū)部分寫，或寫的同時有消費者來讀的情況）；信號量e確保緩沖區(qū)滿后不會再向其中寫。兩個生產(chǎn)者分別從兩個文件中讀取數(shù)據(jù)寫到緩沖區(qū)，兩個消費者分別做“+”和“*”操作代碼如下：#include<semaphore.h>#include<pthread.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#defi

22、ne DATA1 "data1.txt"#define DATA2 "data2.txt"#define MAX_BUFFER 5int in = 0;int out = 0;int count1 = 0;int count2 = 0;int num_bufferMAX_BUFFER;sem_t n;sem_t s;sem_t e;void* produceThread1(FILE* fp1) int num; while (fscanf(fp1, "%d", &num) != EOF) sem_wait(&e); s

23、em_wait(&s); printf("produceThread 1 put %d in buffer%d.n", num, in); num_bufferin = num; in+; in = in % MAX_BUFFER; sem_post(&s); sem_post(&n); void* produceThread2(FILE* fp2) int num; while (fscanf(fp2, "%d", &num) != EOF) sem_wait(&e); sem_wait(&s); pri

24、ntf("produceThread 2 put %d in buffer%d.n", num, in); num_bufferin = num; in+; in = in % MAX_BUFFER; sem_post(&s); sem_post(&n); void* consumeThread3() int nums2; int result; while (1) sem_wait(&n); sem_wait(&s); numscount1 = num_bufferout; printf("consumeThread3 Get %

25、d from buffer%d.n", numscount1, out); out+; out = out % MAX_BUFFER; count1+; if (2 = count1) result = nums0 + nums1; printf("%d + %d = %d.n", nums0, nums1, result); count1 = 0; sem_post(&s); sem_post(&e); void* consumeThread4() int nums2; int result; while (1) sem_wait(&n)

26、; sem_wait(&s); numscount2 = num_bufferout; printf("consumeThread4 Get %d from buffer%d.n", numscount2, out); out+; out = out % MAX_BUFFER; count2+; if (2 = count2) result = nums0 * nums1; printf("%d * %d = %d.n", nums0, nums1, result); count2 = 0; sem_post(&s); sem_post(

27、&e); void main() int ret1, ret2, ret3, ret4; pthread_t id1, id2, id3, id4; sem_init(&n, 0, 0); sem_init(&s, 0, 1); sem_init(&e, 0, MAX_BUFFER); FILE* fp1 = NULL; FILE* fp2 = NULL; fp1 = fopen(DATA1, "r"); fp2 = fopen(DATA2, "r"); if (NULL = fp1) exit(1); if (NULL

28、= fp2) exit(2); ret1 = pthread_create(&id1, NULL, produceThread1, fp1); if (0 != ret1) printf("Create pthread 1 error!n"); exit(1); ret2 = pthread_create(&id2, NULL, produceThread2, fp2); if (0 != ret2) printf("Create pthread 2 error!n"); exit(2); ret3 = pthread_create(&a

29、mp;id3, NULL, consumeThread3, NULL); if (0 != ret3) printf("Create pthread 3 error!n"); exit(3); ret4 = pthread_create(&id4, NULL, consumeThread4, NULL); if (0 != ret4) printf("Create pthread 4 error!n"); exit(4); pthread_join(id1, NULL); pthread_join(id2, NULL); pthread_join

30、(id3, NULL); pthread_join(id4, NULL); fclose(fp1); fclose(fp2);五、運行結果六、收獲及體會此次實驗讓我實踐了在Linux 環(huán)境下利用信號量實現(xiàn)生產(chǎn)者消費者問題的解決，掌握了信號量相關函數(shù)的使用方法。七、參考資料實驗指導書實驗五 基于消息隊列和共享內存的進程間通信一、實驗目的 Linux系統(tǒng)的進程通信機構（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：1. Linux支持的消息通信機制及其使用方法2. Linux系統(tǒng)的共享存儲區(qū)的原理及使用方法。二、實驗內容 1.消息的創(chuàng)建、發(fā)送和接收 使用消息調用msgget(

31、)、msgsnd()、msggrev()、msgctrl()編制長度為1K的消息的發(fā)送和接收程序。2.共享存儲區(qū)的創(chuàng)建、附接和斷接使用系統(tǒng)調用shmget()、shmat()、shmctl()，編制一個與上述功能相同的程序。三、實驗要求 按照要求編寫程序，放在相應的目錄中，編譯成功后執(zhí)行，并按照要求分析執(zhí)行結果，并寫出實驗報告。四、實驗設計1.消息隊列：先定義一個消息結構，包含消息類型和文本長度（1024）。在主函數(shù)中，首先獲得一個KEY為75的消息的描述符，然后在client子進程中連續(xù)發(fā)消息類型為101的十條消息。然后在server子進數(shù)中，用while（i！=1）循環(huán)接受消息，以i=ms

32、g.mymsgtype=1作為結束條件。接受完后撤銷消息隊列。#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>#define MAX 1024struct mymsglong int mymsgtype;char textMAX;msg;int msgid;int i=1;void mai

33、n() pid_t pid_client; pid_t pid_server; msgid=msgget(75,0777|IPC_CREAT);/huode xiaoxi duilie miaoshufu if(pid_client=fork()=0) while(i<11) msg.mymsgtype=11-i; printf("Client sent (No.%d)(type:%d)n",i,msg.mymsgtype); i+; msgsnd(msgid,&msg,MAX,0); exit(0); else /sleep(1); if(pid_serve

34、r=fork()=0) i=10; while(i!=1) msgrcv(msgid,&msg,MAX,0,0); i=msg.mymsgtype;printf("Server received(No.%d)(type:%d)n",11-i,i); msgctl(msgid, IPC_RMID,0); exit(0); else wait(0); wait(0); exit(0); /return 0;2.共享存儲區(qū)： 在主進程中先建立共享存儲區(qū)，KEY為75，并獲得描述符，然后將該共享存儲區(qū)附接到virtual_address這個虛擬地址上，在client子進程中

35、利用while循環(huán)從10到1打印輸出，并將i值賦給virtual_addressi。在server子進程中，循環(huán)取出virtual_addressi中的內容并打印輸出。最后在主程序中斷開附接，并撤銷共享存儲區(qū)。代碼如下：#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>#define MAX

36、 1024#define KEY 75int main() int id,i,pid_server,pid_client; char *virtual_address; id=shmget(KEY,sizeof(char)*MAX,IPC_CREAT|0777);/create a shm virtual_address=shmat(id,0,0);/return to address of the shm(fujie) if(pid_server=fork()=-1) printf("Fork server failed!n"); exit(1); if(pid_server=0) sleep(1); for(i=0;i<=10;i+) printf("Server received %dn",virtual_addressi); exit(0); else if(pid_client=fork()=-1) printf("error in fork an"); exit(1); if(pid_client=0) i=0; while(1) virtual_addressi=i; printf("Client sent %dn",virtual_a