北邮-大三-操作系统-进程管理实验报告_2

1、北邮-大三-操作系统-进程管理实验报告实验一进程管理1实验目的：（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，学习解决进程互斥的方法；（4）了解linux系统中进程通信的基本原理。2实验预备内容（1）阅读linux的源码文件，加深对进程管理概念的理解；（2）阅读linux的fork()源码文件，分析进程的创建过程。3实验内容（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：父进程显示字符“a”，子进程分别显示字符“b”

2、和“c”。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。源代码如下：#include#include#include#include#includeint main(int argc,char* argv)pid_t pid1,pid2;pid1 = fork();if(pid1fprintf(stderr,childprocess1 failed);exit(-1);else if(pid1 = 0) printf(bn); elsepid2 = fork();if(pid2fprintf(stderr,childprocess1 failed);exit(-1);else if(pid2 = 0

3、)printf(cn);elseprintf(an);sleep(2);exit(0);return 0;结果如下：分析原因：pid=fork();操作系统创建一个新的进程（子进程），并且在进程表中相应为它建立一个新的表项。新进程和原有进程的可执行程序是同一个程序；上下文和数据，绝大部分就是原进程（父进程）的拷贝，但它们是两个相互独立的进程！ 因此，这三个进程哪个先执行，哪个后执行，完全取决于操作系统的调度，没有固定的顺序。 （2）进程的控制修改已经编写的程序，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。将父进程的输出改为father proce

4、ss completed输出b的子进程改为输出child process1 completed输出c的子进程改为输出child process2 completed运行的结果如下：理由同（1）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。加锁之后的代码：#include#include#include#include#includeint main(int argc,char* argv)pid_t pid1,pid2; pid1 = fork(); if(pid1fprintf(stderr,childprocess1 faile

5、d);exit(-1);else if(pid1 = 0)lockf(1,1,0);printf(child process1 completedn);elsepid2 = fork();if(pid2fprintf(stderr,childprocess1 failed);exit(-1);else if(pid2 = 0)lockf(1,1,0);printf(child process2 completedn);elselockf(1,1,0);printf(“father process is completedn”);sleep(2);exit(0);return 0; 所谓进程互斥

6、，是指两个或两个以上的进程,不能同时进入关于同一组共享变量的临界区域,否则可能发生与时间有关的错误,这种现象被称作进程互斥.lockf()函数是将文件区域用作信号量（监视锁），或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态，直到资源解除锁定为止。而上面三个进程，不存在要同时进入同一组共享变量的临界区域的现象，因此输出和原来相同。（3）a) 编写一段程序，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（即按del键）；当捕捉到中断信号后，父进程用系统调用kill(

7、) 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 process 1 is killed by parent!child process 2 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!代码如下：#include#include#include#include#include#includeint wf;void waiting()while(wf!=0); void stop() wf = 0;int main(int argc,char* argv)pid_t pi

8、d1,pid2;pid1 = fork();if(pid1fprintf(stderr,childprocess1 failed);exit(-1);else if(pid1 = 0)wf = 1;signal(16,stop);子进程1收到软中断信号16时，调用函数stop()解除“waiting”,继续往下执行；等它打印完了child process 1 is killed by parent,就退出；对于子进程2来说也是如此。而父进程在此阶段一直处于“waiting”状态（执行wait(0)，直到两个子进程都退出了，父进程才会退出。由于ctrl+c信号会并发传到每个进程中，进程受到该信号

9、会立刻终止。当子进程收到ctrl+c信号时，就终止了，根本不会等父进程传来的软中断信号，因此也就不会打印出child process1 is killed和child process2 is killed.b) 在上面的程序中增加语句signal(sigint, sig-ign) 和signal(sigquit, sig-ign)，观察执行结果，并分析原因。按下ctrl+c后，运行结果如下： signal(sigint, sig-ign)和signal(sigquit, sig-ign)的作用是屏蔽从键盘上传来的中断信号，因此子进程可以接收到父进程传来的软中断信号，进而将那两句话打印出来（4）

10、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() 建立一条管道线；两个子进程p1和p2分别向管道各写一句话：child 1 is sending a message!child 2 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。源代码如下：#include#include#include#include#includeint main(int argc,char* argv)pid_t pid1,pid2;int fd2;char parbuf5

11、0,childbuf50;pipe(fd);个子进程和父进程不同的地方只有他的进程id和父进程id,其他的都是一样.就象符进程克隆(clone)自己一样.而此时子进程也与父进程分道扬镳，各自执行自己的操作。至于先执行子进程，还是先执行父进程，取决去内核的调度算法。一旦子进程被创建，父子进程相互竞争系统的资源.有时候我们希望子进程继续执行,而父进程阻塞直到子进程完成任务.这个时候我们可以调用wait或者waitpid系统调用.（2）可执行文件加载时进行了哪些处理注册一个可执行文件的加载模块（包含信息：链表list，所属的module，加载可执行文件，加载共享库），然后遍历链表，依次按module

12、加载这个可执 行文件 （3）当首次调用新创建进程时，其入口在哪里在进程队列的ready状态下，由离自己最近的父进程执行调度，即入口在最近的父进程处。（4）进程通信有什么特点（针对管道通信）只支持单向数据流；只能用于具有亲缘关系的进程之间；没有名字；管道的缓冲区是有限的（管道制存在于内存中，在管道创建时，为缓冲区分配一个页面大小）；管道所传送的是无格式字节流，这就要求管道的读出方和写入方必须事先约定好数据的格式，比如多少字节算作一个消息（或命令、或记录）等等；总结通过这次实验，让我对操作系统进程这一章的内容有了更深入的理解。此次实验有四部分组成。第一部分的重点是进程创建。在linx操作系统中，进程的创建需要调用fork函数。此函数调用一次，返回两次。第二部分的重点进程互斥。所谓的进程互斥，是指两个或两个以上的进程,不能同时进入关于同一组共享变量的临界区域。通过编程，能更加理解这个概念。进程互斥通过lockf()来实现。第三部分的重点是通过kill()函数和signal()函数深入理解进程的之间的软中断。前者是发送软中断信号，后者是接收软中断信号。第四部分的重点是通过pipe()函数理解