西安邮电大学操作系统实验报告.doc

西 安 邮 电 大 学 （计算机学院）课内实验报告实验名称： 专业名称： 软件工程班 级： 1101班 学生姓名： 学号（8位）： 04113027指导教师： 舒新峰实验日期： 2013年12月5日一. 实验目的及实验环境（一） 实验环境Linux 操作系统（2） 实验目的实验1 掌握Linux基本命令 和开发环境1. 掌握常用的Linux shell命令；2. 掌握编辑环境VIM；3. 掌握编译环境gcc及跟踪调试工具gdb。实验2 进程通过观察、分析实验现象，深入理解进程及进程在调度执行和内存空间等方面的特点，掌握在POSIX 规范中fork和kill系统调用的功能和使用。实验3 线程 通过观察、分析实验现象，深入理解线程及线程在调度执行和内存空间等方面的特点，并掌握线程与进程的区别。掌握POSIX 规范中pthread_create() 函数的功能和使用方法。 实验4 互斥通过观察、分析实验现象，深入理解理解互斥锁的原理及特点掌握在POSIX 规范中的互斥函数的功能及使用方法。2. 实验内容实验21. 你最初认为运行结果会怎么样？答：会持续输出0-9号进程，直到输入数字键+回车，则会杀死该进程，接下来的输出将不会有该进程号，当输入q+回车，则退出程序。2. 实际的结果什么样？有什么特点？试对产生该现象的原因进行分析。答：实际的结果与预期差不多。因输入进程总数20大于设定的最大进程数，因此按进程数10来处理。随机输出0-9号进程，sleep(SLEEP_INTERVAL)，循环输出，输入数字键，则会杀死该数字对应的进程，直到输入q退出循环，然后杀死本组所有进程。分析：每创建一个子进程时，将其pid存储在pidi中，i存储在proc_number，然后调用死循环函数do_something()，输出该进程的代号proc_number；当输入数字键时，主进程会执行kill(pidch-0,SIGTERM)，从而杀死（ch-0）号进程。当输入q时循环退出，kill(0,SIGTERM)，杀死本组所有进程。程序退出。3. proc_number这个全局变量在各个子进程里的值相同吗？为什么？答：proc_number这个全局变量在各个子进程里的值相同，因为子进程相互独立，资源互不影响。4. kill命令在程序中使用了几次？每次的作用是什么？执行后的现象是什么？答：kill命令在程序中使用了2次：kill(pidch-0,SIGTERM)和kill(0,SIGTERM);第一次是杀死该进程号pidch-0，执行后接下来的结果中不会有该进程号，用另一个终端打开，使用命令ps aux | grep process，因为子进程先于父进程退出，则被杀死的进程为僵死状态，但我加了行代码wait(&pidch-0)，就会使该子进程真正结束。第二次是杀死本组所有进程。即主进程以及它创建的所有子进程。执行后程序退出，进程结束。5. 使用kill命令可以在进程的外部杀死进程。进程怎样能主动退出？这两种退出方法哪种更好一些。答：进程在main函数中return，或调用exit()函数都可以正常退出。而使用kill命令则是异常退出。当然是正常退出比较好，若在子进程退出前使用kill命令杀死其父进程，则系统会让init进程接管子进程。当用kill命令使得子进程先于父进程退出时，而父进程又没有调用wait函数等待子进程结束，子进程处于僵死状态，并且会一直保持下去，直到系统重启。子进程处于僵死状态时，内核只保存该进程的必要信息以被父进程所需，此时子进程始终占着资源，同时减少了系统可以创建的最大进程数。实验31. 你最初认为前三列数会相等吗？最后一列斜杠两边的数字是相等，还是大于或者小于关系？答：我认为前三列数不会相等，因为三个线程运行次数是随机的，结果不可预料，当然counteri值不会一定相等。而我认为main_counter与sum值应该是相等的。因为都是三个线程的counter之和。2. 最后的结果如你所料吗？有什么特点？试对原因进行分析。答：实验结果是前三列数确实不相等。不过main_counter与sum的值也不相等，main_counter sum。经分析讨论得出解释：因为三个线程在共同争取运行thread_worker()函数，比如main_counter初值为0，pthread_id0执行之后main_counter+1，此时还未来得及将值赋给main_counter，这时的main_counter还是0；pthread_id1也执行这个函数，main_counter+1，若此时在1号线程将main_counter+1的值还未赋给main_counter，即这时的main_counter还是0，pthread_id2也来执行这个函数，main_counter+1，此时三个线程才将加完之后的值赋给main_counter，则main_counter=0+1=1，而真正执行次数sum=0+1+1+1=3。main_counter sum。3. thread的cpu占有率是多少？为什么会这样？答：thread的CPU占用率在我的机子上执行结果是147，因为三个线程是无限循环的运行，使得cpu占用率很高。4. thread_worker（）内饰死循环，它是怎么退出的？你认为这样退出好吗？答： thread_worker()函数内是死循环，退出时因为主函数中设置的输入q时循环退出。输入q时主进程执行退出，return 退出程序，则子线程也强制退出。这样退出不好。实验41. 你预想deadlock.c的运行结果会如何？答：程序运行会出现中止现象，可能会资源互斥。2. 实际运行结果如何？多次运行每次的现象都一样吗？为什么会这样？答：实际运行时程序会在运行期间中止，出现死锁现象。多次运行之后现象都一样。原因是：主线程申请mutex1资源，而子线程申请mutex2资源，此时主线程继续申请mutex2资源，子线程来申请mutex1资源，而mutex2资源还未被子线程释放，主线程无法申请到，同样的，mutex1资源未被主线程释放则子线程也无法申请到，此时便处于无限循环等待，形成死锁。3 方案设计实验2 进程学习man命令的用法，通过它查看fork和kill系统调用的在线帮助，并阅读参考资料，学习fork与kill的用法。补全程序代码，调试运行，观察并分析实验结果。实验3 线程阅读参考资料，了解线程的创建等相关系统调用。补全程序代码，调试运行，观察并分析实验结果。实验4 互斥准备好上节实验3完成的程序。阅读参考资料，了解互斥锁的加锁机制及相关的系统调用。找到实验3程序的代码临界区，用临界区解决main_counter 与sum 不同步的问题。4 测试数据及运行结果五总结在本次实验中，我不仅学会了创建进程命令fork和杀死进程命令kill，还了解了函数int pthread_create(pthread_t *thread,pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine)(void *),void *arg)的使用方法，并且大致掌握了PTHR