操作系统实验报告_进程部分

1 西安邮电学院 操作系统实验报告 专业名称专业名称 软件工程软件工程 班班 级级 软件软件07010701 学号学号 0407502104075021 学生姓名学生姓名 孟阿龙孟阿龙 2 实验实验1 掌握掌握Linux基本命令基本命令 和开发环境和开发环境 1 掌握常用的掌握常用的Linux shell命令 命令 掌握linux下的基本命令的用法 ls cat mkdir rm touch less cp mv head tail sort echo 2 掌握掌握编辑环编辑环境境VIM 学习vim的基本使用 i a 进入编辑模式 v 进入可视模式 esc 进入命令模式 编辑模式下可以和正常的文本输入方式一样 V进入可视模式可以使用y进行复制 d进行剪切 p进行粘贴 esc进入命令模式可以w进行文件存盘 q退出vim q 不保存而退出 u撤销 3 掌握掌握编译环编译环境境gcc及跟踪及跟踪调试调试工具工具gdb gcc编译文件的格式 gcc o 目标文件 源文件 gcc 源文件 gcc g o 目标文件 源文件 gdb基本调试命令 l 列出当前文件 b linenumber 在指定的行设置断点 Info br 查看断点信息 Info source 查看源码信息 Info stack 查看堆栈信息 Info args 查看当前的参数 List function 列出某个函数 disable enable 使断点失效或有效 delete 删除断点 step 单步执行命令 print a 打印出变量a的内容 3 实验二实验二 进程进程 一实验目的 一实验目的 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f ork和kill系统调用的功能和使用 二实验前准备 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 资料学会fork 与kill 的用法 复习C 语言的相关内容 三实验内容 三实验内容 按照所给的残缺版代码读懂程序 然后回答问题 残缺版实验代码略 1 先猜想一下这个程序的运行结果 假如运行 process 20 输出会是什么样 将会产生10个进程 因为程序设定最大产生进程数为10 2 然后按照注释里的要求把代码补充完整 运行程序 可以多运行一会儿 并在 此期间启动 关闭一些其它进程 看process 的输出结果有什么特点 记录下这个结果 开另一个终端窗口 运行 ps aux grep process 命令 看看process 究竟启动了多少个进程 回到程序执行窗口 按 数字键 回车 尝试杀掉一两个进程 再到另 一个窗口看进程状况 如果执行 process 20 打开另一个终端用ps aux grep process可以看到有11个名称为process的进程 运行 这是有一个主进程 在主进程中产生了10个子进程 所以共有11个名称为process的进 程在运行 在程序执行窗口按下数字键 回车这是会杀死对应的进程 切换到另一个终端下 查看可以看到刚才杀死的进程在他的后面会出现标志 表示该进程已经被杀死了 3 按q 退出程序再看进程情况 按下q之后所有名称为process的进程都被杀死了 这是由于按下q之后主进程调用 kill 0 SIGTERM 向所有同组的进程发出了终止信号 所以所有名称为process的进程都被杀 死了 实验报告问题 1 你最初认为运行结果会怎么样 4 最初认为程序执行后会根据所给的参数产生相应数量的同名进程 按下数字 回车会杀死 相应的进程 按下q会杀死所的进程 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 实际结果和我预期的是相同的 产生的子进程数最多是10个 这是因为我在程序中设 定了产生进程的最大数为10 当所提供的数字小于10时则准确产生相应数量的子进程 当 所给的参数大于10时就只产生10个进程 这在程序中是由我下面的语句控制的 if argc 1 child proc number atoi argv 1 child proc number child proc number MAX CHILD NUM 10 child proc number 3 proc number 这个全局变量在各个子进程里的值相同吗 为什么 不相同 proc number是每个进程的编号 从0到MAX CHILD NUM 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 kill命令使用了两次 第一次是在while循环中进行的 此时传递给他的第一个参数是一个 子进程的id 这时他杀死的是对应的子进程 第二次是在用户按下q之后调用 此时传递给 他的第一个参数是0 表示要杀死对应进程组中的所有进程 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 这两种退出方式哪种更好一些 进程退出是当进程执行完自己的do something 函数之后 最终会调用return语句退出 或者是当主进程执行到return语句时子进程也就相应的退出了 这两种方法第二中更好一 些 这样子进程可以正常的退出程序不会产生意外 6 把你的程序源代码附到实验报告后 代码 include include include include include include define MAX CHILD NUM 10 define SLEEP INTERVAL 2 int proc num 0 void do something int main int argc char argv int child proc number MAX CHILD NUM int i MAX CHILD NUM 1 ch pid t child pid 记录子进程的进程号 5 pid t pid 10 0 if argc 1 child proc number atoi argv 1 child proc number child proc number MAX CHILD NUM 10 child proc number i 0 for i 0 pid i child pid printf input the number you want to kill while ch getchar q if isdigit ch ch int ch 48 if kill pid ch SIGKILL 0 perror kill exit 1 else printf process d has been killed n n pid ch else printf is not digit n getchar printf input the number you want to kill kill 0 SIGTERM return 0 void do something printf This is process NO d and its pid is d n proc num getpid for sleep SLEEP INTERVAL 6 实验三实验三 线程线程 一实验目的 一实验目的 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 二实验前准备 二实验前准备 阅读参考资料 了解线程的创建等相关系统调用 三实验过程 三实验过程 按照注释里的要求把代码补充完整 正确编译程序后 先预计一下这个程序的运行结果 具体的结果会是什么样 运行程序 开另一个终端窗口 运行 ps aux 命令 看看thread 的运行情况 注意查看thread 的CPU 占用率 并记录下这个结果 extern int pthread create pthread t thread const pthread attr t attr void start routine void void arg 第一个参数为指向线程标识符的指针 第二个参数用来设置线程属性 第三个参数是线程 运行函数的起始地址 最后一个参数是运行函数的参数 四实验报告问题 四实验报告问题 回答下列问题 1 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 最初我认为前三列数字是不相等 最后一列斜杠两边的数字是相等的 显然我最初的预料是有问题的 2 最后的结果如你所料吗 有什么特点 对原因进行分析 真实的结果和我的预料是不相同的 前三列的数字是不相等的 而且最后一列斜杠两 边的数字也是不相等的 maincounter的值大于sum的值 具体原因如下 前三列数是不会相等的 因为每个线程运行的时机是不相同的 当我们每次按下回车 之后每个线程运行他自己的for循环的次数是不相同的 7 最后一列斜杠两边的数字是不相等的 因为每次我们敲击回车时有可能某个子进程正 在执行counter threadnum 这条语句 当我们敲下回车时这条语句下边的语句main counte r 非常有可能不能执行到 而且线程之间进行切换时也有可能是在这种情况下进行的 在 加上在主函数中的do while循环也可能被中断 中断之后每次sum的值就会清零 这就导 致了main counter的值大于sum的值 要想让斜杠两边的数字相等那就要在程序中加锁解决了 具体实现见我下面的代码 3 thread 的CPU 占用率是多少 为什么会这样 cpu的利用率是100 这是因为程序中有三个线程而且每个线程都在死循环的进行加 法运算 4 thread worker 内是死循环 它是怎么退出的 你认为这样退出好吗 thread worker 的死循环退出是在主进程被我们强制终止时退出的 这样退出不好 应该在适当的时机通过发信号的方式让线程退出程序 5 把你的程序源代码附到实验报告后 并请保留源代码 下次实验需要使用 源代码 这是通过加锁解决了斜杠两边数字不相等的问题 include include include include int myglobal pthread mutex t mymutex PTHREAD MUTEX INITIALIZER void thread function void arg int i j for i 0 i 20 i pthread mutex lock j myglobal j j 1 printf fflush stdout sleep 1 myglobal j pthread mutex unlock return NULL int main void pthread t mythread 8 int i if pthread create abort for i 0 i 20 i pthread mutex lock myglobal myglobal 1 pthread mutex unlock printf o fflush stdout sleep 1 if pthread join mythread NULL printf error joining thread abort printf nmyglobal equals d n myglobal exit 0 9 实验四实验四 互斥互斥 一实验目的 一实验目的 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 二实验前准备 二实验前准备 准备好上节实验完成的程序thread c 阅读参考资料 了解互斥锁的加解锁机制及相关的系统调用 实验内容 找到thread c 的代码临界区 用临界区解决main counter 与sum 不同步的问题 三实验过程 三实验过程 仔细阅读程序 编译程序后 先预计一下这个程序的运行结果 运行程序 若程序没有响 应 按ctrl c 中断程序运行 然后再重新运行 如此反复若干次 记录下每次的运行结果 若产生了死 锁 请修改程序 使其不会死锁 四实验问题 四实验问题 回答下列问题 写入实验报告 1 你预想deadlock c 的运行结果会如何 预想中deadlock大多说情况下是不能运行完成的 2 deadlock c 的实际运行结果如何 多次运行每次的现象都一样吗 为什么会这样 实际运行结果是大多数情况下不能正常执行完成的 而且每次运行结果是不一样的 出现这种原因的问题是因为程序中两个线程对临界区加锁了 但是加锁的顺序不对出现了 死锁现象 3 把修改后的两个程序的源代码附在实验报告后 修改后的程序 thread c include 10 include include include int myglobal pthread mutex t mymutex PTHREAD MUTEX INITIALIZER void thread function void arg int i j for i 0 i 20 i pthread mutex lock j myglobal j j 1 printf fflush stdout sleep 1 myglobal j pthread mutex unlock return NULL int main void pthread t mythread int i if pthread create abort for i 0 i 20 i pthread mutex lock myglobal myglobal 1 pthread mutex unlock printf o fflush stdout sleep 1 if pthread join mythread NULL printf error joining thread 11 abort printf nmyglobal equals d n myglobal exit 0 deadlock c include include include include define LOOP TIMES 10000 pthread mutex t mutex1 PTHREAD MUTEX INITIALIZER pthread mutex t mutex2 PTHREAD MUTEX I