北郵大三上操作系統(tǒng)進(jìn)程管理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

wordPAGE..操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一進(jìn)程管理實(shí)驗(yàn) 班級(jí)：2009211311學(xué)號(hào)：姓名：schneeword..目錄1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?32. 實(shí)驗(yàn)預(yù)備內(nèi)容 33. 環(huán)境說(shuō)明 34. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 44.1. 進(jìn)程的創(chuàng)立 4程序1題目要求： 4程序設(shè)計(jì)說(shuō)明： 4源代碼： 4運(yùn)行結(jié)果： 5分析： 54.2. 進(jìn)程的控制 6程序2(a)題目要求： 6程序設(shè)計(jì)說(shuō)明： 6源代碼： 6運(yùn)行結(jié)果： 74.2.5分析： 7程序2(b)題目要求： 7程序設(shè)計(jì)說(shuō)明： 8源代碼： 8運(yùn)行結(jié)果： 9分析： 104.3. 進(jìn)程的軟中斷通信 11程序3(a)題目要求： 11程序設(shè)計(jì)說(shuō)明： 11源代碼： 12運(yùn)行結(jié)果： 14分析： 14程序3(b)題目要求： 14程序設(shè)計(jì)說(shuō)明： 14源代碼：(略) 15運(yùn)行結(jié)果及分析： 154.4. 進(jìn)程的管道通信 17程序4題目要求： 17程序設(shè)計(jì)說(shuō)明： 17源代碼： 17運(yùn)行結(jié)果： 19分析： 195. 思考 20實(shí)驗(yàn)?zāi)康募由顚?duì)進(jìn)程概念的理解，明確進(jìn)程和程序的區(qū)別進(jìn)一步認(rèn)識(shí)并發(fā)執(zhí)行的實(shí)質(zhì)分析進(jìn)程爭(zhēng)用資源的現(xiàn)象，學(xué)習(xí)解決進(jìn)程互斥的方法了解Linux/windows系統(tǒng)中進(jìn)程通信的根本原理實(shí)驗(yàn)預(yù)備內(nèi)容閱讀Linux的sched.h源碼文件，加深對(duì)進(jìn)程管理概念的理解閱讀Linux的fork()源碼文件，分析進(jìn)程的創(chuàng)立過程環(huán)境說(shuō)明此實(shí)驗(yàn)采用的是Win7下虛擬機(jī)VMware-workstation-6.5.3-185404及kanas-ubuntu-10.10-desktop-i386。直接編寫文件在終端用命令行執(zhí)行。虛擬機(jī)分配8G內(nèi)存中的512M。操作尚未取得root權(quán)限。ubuntu用戶名jrayty。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)程的創(chuàng)立程序一：題目要求：編寫一段程序，使用系統(tǒng)調(diào)用fork()創(chuàng)立兩個(gè)子進(jìn)程。當(dāng)此程序運(yùn)行時(shí)，在系統(tǒng)中有一個(gè)父進(jìn)程和兩個(gè)子進(jìn)程活動(dòng)。讓每一個(gè)進(jìn)程在屏幕上顯示一個(gè)字符：父進(jìn)程顯示字符“a〞，子進(jìn)程分別顯示字符“b〞和“c〞。試觀察記錄屏幕上的顯示結(jié)果，并分析原因。程序設(shè)計(jì)說(shuō)明：此程序相對(duì)簡(jiǎn)單。詳見源代碼。4.1.3源代碼：#include<cstdio>#include<cstdlib>#include<unistd.h>#include<iostream>#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<sys/wait.h>usingnamespacestd;intmain(){pid_tp1,p2;while((p1=fork())==-1);//createchildprogress1if(p1==0){putchar('b');//childprogress1print'b'exit(0);}else{while((p2=fork())==-1);//createchildprogress2if(p2==0){putchar('c');//childprogress2print'c'exit(0);}else {putchar('a');//parentprogressprint'a'exit(0);}}return0;}4.1.4運(yùn)行結(jié)果：4.1.5分析：從截圖可見運(yùn)行結(jié)果有abc,bac,acb等。這是因?yàn)槿齻€(gè)進(jìn)程間沒有同步措施，所以父進(jìn)程和兩個(gè)子進(jìn)程的輸出次序帶有隨機(jī)性。因此實(shí)際上三者的各種組合都可能出現(xiàn)。進(jìn)程的控制程序2.0：4.2.1題目要求：修改已經(jīng)編寫的程序，將每個(gè)進(jìn)程輸出一個(gè)字符改為每個(gè)進(jìn)程輸出一句話，再觀察程序執(zhí)行時(shí)屏幕上出現(xiàn)的現(xiàn)象，并分析原因。程序設(shè)計(jì)說(shuō)明：直接改自第一個(gè)程序。其間加sleep()是為了標(biāo)準(zhǔn)下格式。詳見源代碼。4.2.3源代碼：#include<cstdio>#include<cstdlib>#include<unistd.h>#include<iostream>#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<sys/wait.h>usingnamespacestd;intmain(){pid_tp1,p2;while((p1=fork())==-1);//createchildprogress1if(p1==0){puts("I'mtheChildProgress1!!!");exit(0);}else{while((p2=fork())==-1);//createchildprogress2if(p2==0){puts("I'mtheChildProgress2!!!");exit(0);}else {sleep(4);puts("I'mtheParentProgress!!!");//parentprogressexit(0);}}return0;}4.2.4運(yùn)行結(jié)果：4.2.5分析：可見運(yùn)行情況和第一個(gè)程序是很像的。雖然換成了字符串，但同一個(gè)進(jìn)程里puts字符串并不會(huì)被中斷。程序2：4.2.1題目要求：如果在程序中使用系統(tǒng)調(diào)用lockf()來(lái)給每一個(gè)進(jìn)程加鎖，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間的互斥，觀察并分析出現(xiàn)的現(xiàn)象。程序設(shè)計(jì)說(shuō)明：學(xué)習(xí)lockf()函數(shù)學(xué)了好久。。。程序中運(yùn)用了多個(gè)sleep()并且讓每個(gè)進(jìn)程多輸出了幾次，從而使結(jié)果更明顯。且讓父進(jìn)程休息較久，從而讓子進(jìn)程都執(zhí)行完。4.2.3源代碼：#include<cstdio>#include<cstdlib>#include<unistd.h>#include<iostream>#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<sys/wait.h>usingnamespacestd;intmain(){pid_tp1,p2;inti;while((p1=fork())==-1);//createchildprogress1if(p1==0){lockf(1,1,0);//lockfor(i=0;i<4;i++){sleep(1);puts("I'mtheChildProgress1!!!");}lockf(1,0,0);//unlockexit(0);}else{while((p2=fork())==-1);//createchildprogress2if(p2==0){lockf(1,1,0);//lockfor(i=0;i<4;i++){sleep(1);puts("I'mtheChildProgress2!!!");}lockf(1,0,0);//unlockexit(0);}else { puts("I'mtheParentProgress!!!"); sleep(10); puts("I'mtheParentProgress!!!"); exit(0);}}return0;}4.2.4運(yùn)行結(jié)果：******************************************假設(shè)是去掉lockf()，那么運(yùn)行結(jié)果如下4.2.5分析： 從上面運(yùn)行結(jié)果可以看出。無(wú)論加不加鎖，兩個(gè)子進(jìn)程運(yùn)行的次序是隨機(jī)的。但是加鎖后一個(gè)進(jìn)程會(huì)全部輸出完了才轉(zhuǎn)給另一個(gè)進(jìn)程。從而我們可以看出lockf()對(duì)兩個(gè)進(jìn)程對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸出流的互斥使用。 lockf(fileno(fp),F_LOCK,0L)函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)是加鎖的文件，上述程序用的是1，即標(biāo)準(zhǔn)輸出流；第二個(gè)參數(shù)是操作，1表示加鎖0表示解鎖。第三個(gè)參數(shù)是文件長(zhǎng)度，文中用0表示整個(gè)文件。進(jìn)程的軟中斷通信程序3：4.3.1題目要求：(a)使用系統(tǒng)調(diào)用fork()創(chuàng)立兩個(gè)子進(jìn)程，再用系統(tǒng)調(diào)用signal()讓父進(jìn)程捕捉鍵盤上來(lái)的中斷信號(hào)〔即按Del/CTRL+C鍵〕.當(dāng)捕捉到中斷信號(hào)后，父進(jìn)程用系統(tǒng)調(diào)用kill()向兩個(gè)子進(jìn)程發(fā)出信號(hào)，子進(jìn)程捕捉到信號(hào)后分別輸出以下信息后終止：ChildProcess1iskilledbyParent!ChildProcess2iskilledbyParent!父進(jìn)程等待兩個(gè)子進(jìn)程終止后，輸出如下的信息后終止：ParentProcessiskilled!程序設(shè)計(jì)說(shuō)明：1〕題目解析和問題解決一，要求Del后引發(fā)父進(jìn)程的動(dòng)作。實(shí)際就是觸發(fā)軟中斷SIGINT。二，要求在中斷到來(lái)前兩子進(jìn)程處于等待狀態(tài)，中斷到來(lái)后立刻動(dòng)作。對(duì)此，我自定義了兩個(gè)函數(shù)my_wait()函數(shù)和my_stop()函數(shù)，通過對(duì)flag標(biāo)志位的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。flag為真時(shí)等待，中斷到來(lái)后通過my_stop()函數(shù)使flag改為假，從而退出等待的死循環(huán)。雖然這樣效率很低，但是在這個(gè)小程序里還是可以的。三，至于如何控制父進(jìn)程殺死子進(jìn)程后再自殺，我用了signal()函數(shù)預(yù)留給用戶自定義的10和12號(hào)信號(hào)，即SIGUSR1和SIGUSR2。讓兩個(gè)子進(jìn)程分別監(jiān)聽這兩個(gè)信號(hào)，父進(jìn)程被觸發(fā)后分別向兩個(gè)子進(jìn)程發(fā)出這兩個(gè)信號(hào)殺死他們，然后再退出即可。2〕知識(shí)點(diǎn)補(bǔ)充學(xué)習(xí)到的函數(shù)的定義。1〕軟中斷信號(hào)預(yù)置函數(shù)signal(sig,function)sig——系統(tǒng)給定的軟中斷信號(hào)中的序號(hào)或名稱。function——與軟中斷信號(hào)關(guān)聯(lián)的函數(shù)名，當(dāng)進(jìn)程在運(yùn)行過程中捕捉到指定的軟中斷信號(hào)后，中斷當(dāng)前程序的執(zhí)行轉(zhuǎn)到該函數(shù)執(zhí)行。注意：軟中斷信號(hào)必須提前預(yù)置，然后才可以在程序運(yùn)行中捕獲。2〕發(fā)送軟中斷信號(hào)函數(shù)intkill(pid,sig)pid——表示一個(gè)或一組進(jìn)程的標(biāo)識(shí)符：當(dāng)pid>0時(shí)，將信號(hào)發(fā)送給指定pid的進(jìn)程；當(dāng)pid=0時(shí)，將信號(hào)發(fā)送給同組的所有進(jìn)程；當(dāng)pid=-1時(shí)，將信號(hào)發(fā)送給以下所有滿足條件的進(jìn)程：該進(jìn)程用戶標(biāo)識(shí)符等于發(fā)送進(jìn)程有效用戶標(biāo)識(shí)符；sig——軟中斷信號(hào)的序號(hào)或名稱功能：向指定進(jìn)程標(biāo)識(shí)符pid的進(jìn)程發(fā)軟中斷信號(hào)sig。本章中用來(lái)實(shí)現(xiàn)父進(jìn)程給子進(jìn)程發(fā)終止執(zhí)行軟中斷信號(hào)。3〕父子父同步的實(shí)現(xiàn)在進(jìn)程同步中，使用exit()和wait()實(shí)現(xiàn)了父進(jìn)程等子進(jìn)程終止的同步，但是這種同步方法不能實(shí)現(xiàn)子進(jìn)程對(duì)父進(jìn)程的等待。要實(shí)現(xiàn)子進(jìn)程對(duì)父進(jìn)程的等待可以使用父進(jìn)程向子進(jìn)程發(fā)軟中斷信號(hào)，子進(jìn)程接收信號(hào)的方式實(shí)現(xiàn)。這兩種同步方式相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)父→子→父的同步序列。實(shí)現(xiàn)父→子→父同步的步驟如下：⑴子進(jìn)程使用signal()預(yù)置軟中斷處理函數(shù)，然后等待父進(jìn)程發(fā)軟中斷信號(hào)；⑵父進(jìn)程中使用kill()發(fā)軟中斷信號(hào)給子進(jìn)程，再用wait(0)等待子進(jìn)程結(jié)束；⑶子進(jìn)程接收到軟中斷信號(hào)后轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷處理函數(shù)⑷子進(jìn)程在中斷處理返回后，使用exit(0)終止執(zhí)行，向父進(jìn)程發(fā)終止信息。⑸父進(jìn)程使用wait(0)接收到子進(jìn)程的終止信息后結(jié)束等待，并終止自己的程序的執(zhí)行。源代碼：#include<cstdio>#include<cstdlib>#include<unistd.h>#include<iostream>#include<signal.h>#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<sys/wait.h>usingnamespacestd;boolflag;pid_tp1,p2;voidmy_wait(intq){while(flag);}voidmy_stop(intq){flag=false;}intmain(){signal(SIGINT,my_stop);//DelorCtrl+Ctriggerwhile((p1=fork())==-1);//createchildprogress1if(p1==0){flag=true;//p1setwaitingsignal(SIGUSR1,my_stop);//setSIGUSR1tostopmy_wait(0);//waitinglockf(1,1,0);//lockputs("\nChildProcess1iskilledbyParent!");lockf(1,0,0);//unlocksleep(1);exit(0);}else{while((p2=fork())==-1);//createchildprogress2if(p2==0){flag=true;//p2setwaitingsignal(SIGUSR2,my_stop);//setSIGUSR2tostopmy_wait(0);//waitinglockf(1,1,0);//lockputs("\nChildProcess2iskilledbyParent!");lockf(1,0,0);//unlocksleep(1);exit(0);}else { flag=true;//parentsetwaiting my_wait(0); kill(p1,SIGUSR1); kill(p2,SIGUSR2); wait(NULL); wait(NULL); puts("\nParentProcessiskilled!"); exit(0);}}return0;}4.3.4運(yùn)行結(jié)果：4.3.5分析：如上圖，可見兩個(gè)子進(jìn)程的執(zhí)行順序還是隨機(jī)的。程序3.2：4.3.1題目要求：(b)在上面的程序中增加語(yǔ)句signal(SIGINT,SIG_IGN)和signal(SIGQUIT,SIG_IGN)，觀察執(zhí)行結(jié)果，并分析原因。4.3.2程序設(shè)計(jì)說(shuō)明：signal(SIGTINT,SIG_IGN);//后臺(tái)進(jìn)程讀中斷信號(hào)，默認(rèn)掛起signal(SIGQUIT,SIG_IGN);//程序終止信號(hào)，默認(rèn)操作寫dump-core文件4.3.3源代碼：(略)4.3.4運(yùn)行結(jié)果及分析：***************************signal(SIGINT,my_wait)加到第二個(gè)else里面***************************加signal(SIGINT,SIG_IGN) **************************加signal(SIGINT,SIGIGN)后signal(SIGINT,my_wait)加到第二個(gè)else里面分析：1〕單純?cè)诔绦?的根底上把signal(SIGINT,my_wait)加到第二個(gè)else里面后一開始子進(jìn)程不再輸出了。這是因?yàn)镾IGINT信號(hào)不只向父進(jìn)程還向子進(jìn)程發(fā)出了信號(hào)，而子進(jìn)程并未對(duì)它重定義故就執(zhí)行默認(rèn)定義直接被殺死了。于是子進(jìn)程實(shí)際上是被SIGINT殺死的而不是被父進(jìn)程kill的。2〕單純地加了signal(SIGINT,SIGIGN)后雖然外表看起來(lái)和不加它沒區(qū)別，但是本質(zhì)卻完全不同了?，F(xiàn)在子進(jìn)程確實(shí)是被父進(jìn)程殺死的。因?yàn)镾IGINT已經(jīng)被忽略了。3〕加signal(SIGINT,SIGIGN)并且signal(SIGINT,my_wait)加到第二個(gè)else里面后輸出也是一樣，不會(huì)再發(fā)生子進(jìn)程不輸出的情況了。因?yàn)楝F(xiàn)在子進(jìn)程的SIGINT已經(jīng)被忽略了。*******************************加了signal(SIGQUIT,SIG_IGN) 分析：在程序3的根底上在兩個(gè)進(jìn)程的前面參加signal(SIGQUIT,SIG_IGN),運(yùn)行結(jié)果如上圖輸入ctrl+C時(shí)還是不變但是^\后直接退出了，所有的進(jìn)程都沒有輸出，并沒有被屏蔽。資料說(shuō)signal(SIGTINT,SIG_IGN);//后臺(tái)進(jìn)程讀中斷信號(hào)，默認(rèn)掛起signal(SIGQUIT,SIG_IGN);//程序終止信號(hào)，默認(rèn)操作寫dump-core文件但是我還是沒有太了解。進(jìn)程的管道通信程序4：題目要求：編制一段程序，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的管道通信。使用系統(tǒng)調(diào)用pipe()建立一條管道線，兩個(gè)子進(jìn)程P1和P2分別向管道各寫一句話：Child1issendingamessage!Child2issendingamessage!而父進(jìn)程那么從管道中讀出來(lái)自于兩個(gè)子進(jìn)程的信息，顯示在屏幕上。要求父進(jìn)程先接收子進(jìn)程P1發(fā)來(lái)的消息，然后再接收子進(jìn)程P2發(fā)來(lái)的消息。程序設(shè)計(jì)說(shuō)明：為了防止兩個(gè)進(jìn)程搶占管道，我把第二個(gè)子進(jìn)程延時(shí)了，并且對(duì)管道加鎖，從而形成獨(dú)占，防止沖突產(chǎn)生。而父進(jìn)程只需用之前的wait()函數(shù)即可確保在兩個(gè)子進(jìn)程后執(zhí)行。源代碼：#include<cstdio>#include<cstdlib>#include<unistd.h>#include<iostream>#include<signal.h>#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<sys/wait.h>usingnamespacestd;constintPIPE_MAX=0x7f;//pipebuffermaxsizeconstintRW_MAX=0x40;//r/wbuffermaxsizeintmain(){pid_tp1,p2;intriver[2];//1in,0outcharrb[PIPE_MAX],wb[PIPE_MAX];pipe(river);//createpipewhile((p1=fork())==-1);//createchildprogress1if(p1==0){lockf(river[1],1,0);//locksprintf(wb,"Child1issendingamessage!\n");write(river[1],wb,RW_MAX);lockf(river[1],0,0);//unlockexit(0);}else{while((p2=fork())==-1);//createchildprogress2if(p2==0){sleep(1);//waitp1lockf(river[1],1,0);//locksprintf(wb,"Child2issendingamessage!\n");write(river[1],wb,RW_MAX);lockf(river[1],0,0);//unlockexit(0);}else { wait(NULL);//waitp1 read(river[0],rb,RW_MAX); printf("%s\n",rb); wait(NULL);//waitp2 read(river[0],rb,RW_MAX); printf("%s\n",rb); exit(0); }}return0;}4.4.4運(yùn)行結(jié)果：4.4.5分析： 管道通信通過系統(tǒng)調(diào)用pipe()初始化一個(gè)二元組為管道，1出0進(jìn)。思考1〕系統(tǒng)是怎么創(chuàng)立進(jìn)程的？答：新進(jìn)程通過克隆老進(jìn)程或是當(dāng)前進(jìn)程來(lái)創(chuàng)立。系統(tǒng)調(diào)用fork或clone可以創(chuàng)立新任務(wù)，復(fù)制發(fā)生在核心狀態(tài)下地核心中。在類UNIX系統(tǒng)中，除了根進(jìn)程之外，如果想要在系統(tǒng)之中創(chuàng)立一個(gè)新的進(jìn)程，唯一的方法就是利用一個(gè)已存在的進(jìn)程通過系統(tǒng)調(diào)用fork()函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，fork()函數(shù)被調(diào)用時(shí)，它會(huì)將調(diào)用它的進(jìn)程復(fù)制出一個(gè)副本〔一般會(huì)共享代碼段，其它的數(shù)據(jù)段和堆棧等會(huì)復(fù)制個(gè)新的〕，原進(jìn)程是復(fù)制得到進(jìn)程的父進(jìn)程，兩個(gè)進(jìn)程除了進(jìn)程號(hào)不同，是一模一樣，fork

調(diào)用結(jié)束后將

0

返回給子進(jìn)程，將子進(jìn)程的進(jìn)程號(hào)返回給父進(jìn)程，在調(diào)用fork函數(shù)之后，父子進(jìn)程都將從位于fork函數(shù)的調(diào)用點(diǎn)之后的指令處開始執(zhí)行，因?yàn)槭莾蓚€(gè)不同的進(jìn)程，它們的執(zhí)行是并行的，先后次序是不定的?！矃⒖糒inux內(nèi)核完全解析和編程愛好者網(wǎng)站相關(guān)文章〕2〕可執(zhí)行文件加載時(shí)進(jìn)行了哪些處理？答：當(dāng)操作系統(tǒng)裝載一個(gè)可執(zhí)行文件的時(shí)候，首先操