linux操作系统实验报告.doc

一、 设计题目进程管理及理解和增加Linux系统调用二、 设计时间和地点设计时间：2011年12月26日2011年12月29日设计地点：装备制造学院B座502机房三、 设计目的和要求（1）加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。（2）进一步认识并发执行的实质。（3）分析进程争用资源的现象，学习解决互斥的方法。（4）了解Linux系统中进程通信的基本原理。（5）弄清进程管理在操作系统中的地位和作用。（6） 初步揭开Linux内核的神秘“面纱”，为今后深入学习内核原理打下基础。（7）弄清系统调用原理，以及操作系统在处理每个系统调用的时候，用户态怎样切入核心态？又怎样从核心态返回到用户态的？四、设计内容（1）实验准备a. 基本头文件：类型头文件，定义了基本的系统数据类型。：定义了各种符号常数和类型，并声明了各种函数。带缓冲的标准输入输出！头文件即standard library标准库头文件b.vi编辑器的基本使用 rootlocalhost # vi filenameCommand 模式是vi默认模式，如果我们处于其它命令模式时，当我们按ESC键后，接着再输入:号时，vi会在屏幕的最下方等待我们输入命令；:w 保存；:w filename 另存为filename；:wq! 保存退出；:wq! filename 注：以filename为文件名保存后退出；:q! 不保存退出； c.gcc的基本使用1、直接编译gcc filename.c -o filename2、分步编译进行预编译# gcc -E hello.c -o hello.i生成目标代码# gcc -c hello.i -o hello.o链接成可执行文件# gcc hello.o -o hello d.U盘的挂载与卸载先要为外挂点新建一个子目录，一般外挂点的子目录都是建立在/mnt里面的，也建在那里，当然也可以建在/目录下，名字可以自己定，就取名为usb，终端下的命令如下：mkdir /mnt/usb 然后接上U盘了，在终端下输入mount /dev/sdb1 /mnt/usb命令并击Enter删除挂起点，方法是：umount /dev/sdb1 /mnt/usb 或 umount /dev/sdb1（2）设计内容1、进程的创建编写一段程序，使用系统调用fork（）创建两个子进程。当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示“A”；子进程分别显示字符“b”和“c”。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。a、程序代码：#include#include#include#includemain()if(fork()=0)printf(进程b 该进程的ID号为：%dn,getpid();exit(0);elseif(fork()=0)printf(进程该进程的ID号为：%dn,getpid();exit(0);printf(进程a 该进程的ID号为：%dn,getpid();exit(0);b、程序解释fork（）函数：功能：创建一个新进程。格式：int fork()返回值：0：创建子进程，从子进程返回的id值大于0：从父进程返回的了进程id值-1：创建失败getpid（）函数：getpid函数用来取得目前进程的进程识别码，许多程序利用取到 的此值来建立临时文件c、结果截图c、结果分析多次运行程序，显示结果不一定唯一。具体显示顺序由调度机制决定。2、进程的控制修改已编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，再观察 程序执行时屏幕上出现的现象，并分析原因。如果在程序中使用系统调用lockf（），来给每一个进程加锁，可以实现进程之间 的互斥，观察并分析出现的现象。 a、 程序代码#include#include#include #includemain()int p1,p2,i;if(p1=fork()lockf(1,1,0);printf(子进程2已创建!n);exit(0);else if(p2=fork()printf(子进程1已创建!n);exit(0);elseprintf(父进程已经创建!n);exit(0);b、 结果截图c、 结果分析成功显示一段话，其中循序与进程的调度机制有关加入lockf()函数后#include#include#include #includemain()int p1,p2,i;if(p1=fork()lockf(1,1,0);printf(子进程2已创建!n);exit(0);lockf(1,0,0);else if(p2=fork() lockf(1,1,0); printf(子进程1已创建!n);exit(0);lockf(1,0,0);else lockf(1,1,0); printf(父进程已经创建!n);exit(0);lockf(1,0,0);b、程序解释lockf()函数：允许将文件区域用作信号量，或用于控制对锁定进程的访问（强制模式记录锁定）。试图访问已锁定资源的其他进程将返回错误或进入休眠状态，直到资源解除锁定为止。当关闭文件时，将释放进程的所有锁定，即使进程仍然有打开的文件。当进程终止时，将释放进程保留的所有锁定。c、结果分析显示结果与未加lockf()并无太大区别，只是显示固定3、编制一段程序，使其实现进程的软中断通信。要求：使用系统调用fork（）创建两个子进程，再用系统调用signal（）让父进程捕捉键盘上来的中断信号；当捕捉到中断信号后，父进程用系统调用kill（）向两个子进程发出信号，子进程捕捉到信号后分别输出下列信息后终止：Child Process11 is Killed by Parent！Child Process12 is Killed by Parent！父进程等待两个子进程终止后，输出如下的信息后终止：Parent Process is Killed！a、 程序框图b、 程序代码：#include#include#include #includevoid waiting(),stop();int wait_mark;main()int p1,p2;if(p1=fork()if(p2=fork() wait_mark=1;signal(SIGINT,stop); waiting();kill(p1,16); kill(p2,17); wait(0); wait(0);printf(parent process is killed!n);exit(0);elsewait_mark=1; signal(SIGINT,stop);waiting();lockf(1,0,0);printf(child process2 is killed by parent!n);lockf(1,0,0);exit(0);elsewait_mark=1;signal(SIGINT,stop);waiting();lockf(1,0,0);printf(child process1 is killed by parent!n);lockf(1,0,0);exit(0);void waiting()while (wait_mark!=0);void stop()wait_mark=0;c、 程序解释： kill(p1,16)：用来送参数16（代表用户自定义信号一）指定的信号给参数p1指定的进程 kill(p2,17)：用来送参数17（代表用户自定义信号二）指定的信号给参数p2指定的进程signal(SIGINT,stop)：捕捉SIGINT信号（ctrl+c会产生该信号），转而执行stop函数d、 结果截图 e、 结果分析： 由于stop函数与waiting函数共同作用。保证了Parent Process is Killed！一定在Child Process11 is Killed by Parent！Child Process12 is Killed by Parent！之后输出。f、 调试问题：由于网上原版的程序代码没有头文件。而exit(0);是包含在该头文件中，所以会出现“隐式声明与内建函数 exit 不兼容”错误。 在上面的程序中增加系统调用signal（SIGINT,SIG_IGN）和signal（SIGQUIT,SIG_IGN），观察执行结果，并分析原因。a、程序代码：#include#include#include#includeint pid1,pid2;int EndFlag=0;int pf1=0;int pf2=0;void IntDelete()kill(pid1,16);kill(pid2,17);EndFlag=1;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;signal(SIGINT,SIG_IGN);signal(SIGQUIT,SIG_IGN);if(pid1=fork()signal(SIGUSR1,Int1);signal(SIGINT,SIG_IGN);pause();exit(0);elseif(pid2=fork()signal(SIGUSR1,Int1);signal(SIGINT,SIG_IGN);pause();exit(0);elsesignal(SIGINT,IntDelete);waitpid(-1,&exitpid,0);printf(parent process is killedn);exit(0);b、程序解释：signal(SIGINT,SIG_IGN)：捕捉中断信号，用SIG_IGN忽略pause()：暂停程序，知道signal发出信号c、结果分析：由于忽略了中断与退出信号，程序会一直保持阻塞状态而无法退出4、进程的管道通信编制一段程序，实现进程的管道通信，使用系统调用pipe（）建立一个管道文件；两个子进程P1和P2分别向管道各写一句话：Child1 is sending a message！Child2 is sending a message！而父进程则从管道中读出来自于两个子进程的信息，显示在屏幕上。要求父进程先接收子进程P1发来的消息，然后再接收子进程P2发来的消息。a、 程序框图b、 程序代码：#include#include#include#includeint pid1,pid2;main()int fd2;char OutPipe100,InPipe100;pipe(fd);while(pid1=fork()=-1);if(pid1=0)lockf(fd1,1,0);sprintf(OutPipe,child 1 process is sending message!); write(fd1,OutPipe,50);sleep(5);lockf(fd1,0,0);exit(0);elsewhile(pid2=fork()=-1); if(pid2=0)lockf(fd1,1,0);sprintf(OutPipe,child 2 proeess is sending message!);write(fd1,OutPipe,50);sleep(5);lockf(fd1,0,0);exit(0);elsewait(0);read(fd0,InPipe,50);printf(%sn,InPipe);wait(0);read(fd0,InPipe,50);printf(%sn,InPipe);exit(0);c、 程序解释：read(fd0,InPipe,50); 参数handle所指的文件传送nbyte个字节到buf指针所指的内存中。write(fd1,OutPipe,50);/fd1文件描述符（写），buffer，50个字节sprintf(OutPipe,child 1 process is sending message!);/将引号内容输入到OutPipe数组中sleep（5）：让程序睡眠5秒pipe（fd）：通道函数，参数确定读写操作d、 结果截图：e、 结果分析管道两端可分别用描述字fd0以及fd1来描述，需要注意的是，管道的两端是固定了任务的。即一端只能用于读，由描述字fd0表示，称其为管道读端；另一端则只能用于写，由描述字fd1来表示，称其为管道写端。（三）、自学笔记： 程序段中每个进程退出时都用了语句exit(0),为什么?请读者思考。 这是进城的正常终止。在正常终止时exit（）函数会返回进程结束状态。异常终止时，则由系统内核产生一个代表异常终止原因的终止状态。该进程的父进程都能用wait（）得到其终止状态。在子进程调用exit（）后，子进程的结束状态会返回给系统内核，由内核根据状态字生成的终止状态。供父进程在wait（）中读取数据，若子进程结束后，父进程还没有读取子进程的终止状态，则系统就子进程的终止状态设置为“ZOMBIE”并保留子进程的控制块信息。父进程读取信息后，系统才彻底释放子进程的控制块。若父进程在子进程结束之前结束的话，则子进程就编程了“孤儿进程”，系统进程init会自动“收养”该子进程，成为该子进程的父进程即父进程标识号变为1，当子进程结束时，init会自动调用wait（）读取子进程的遗留数据，从而避免在系统中留下的大量垃圾。信号标识表信号取值默认动作含义（发出信号的原因）SIGHUP1Term终端的挂断或进程死亡SIGINT2Term来自键盘的中断信号SIGQUIT3Core来自键盘的离开信号SIGILL4Core非法指令SIGABRT6Core来自abort的异常信号SIGFPE8Core浮点例外SIGKILL9Term杀死SIGSEGV11Core段非法错误(内存引用无效)SIGPIPE13Term管道损坏：向一个没有读进程的管道写数据SIGALRM14Term来自alarm的计时器到时信号SIGTERM15Term终止SIGUSR130,10,16Term用户自定义信号1SIGUSR231,12,17Term用户自定义信号2SIGCHLD20,17,18Ign子进程停止或终止SIGCONT19,18,25Cont如果停止，继续执行SIGSTOP17,19,23Stop非来自终端的停止信号SIGTSTP18,20,24Stop来自终端的停止信号SIGTTIN21,21,26Stop后台进程读终端SIGTTOU22,22,27Stop后台进程写终端SIGBUS10,7,10Core总线错误（内存访问错误）SIGPOLLTermPollable事件发生(Sys V)，与SIGIO同义SIGPROF27,27,29Term统计分布图用计时器到时SIGSYS12,-,12Core非法系统调用(SVr4)SIGTRAP5Core跟踪/断点自陷SIGURG16,23,21Ignsocket紧急信号(4.2BSD)SIGVTALRM26,26,28Term虚拟计时器到时(4.2BSD)SIGXCPU24,24,30Core超