进程管理实验报告

1、北方工业大学计算机操作系统实验报告实验名称进程管理实验序号1实验日期2013.11.20实验人一、实验目的和要求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，学习解决进程互斥的方法4了解Linux系统中进程通信的基本原理二、相关背景知识1Linux编译运行程序 格式 gcc option sourcefilename 最简单的是:gcc hello.c 默认的情况下将生成a.out的可执行性文件,你只需要在终端上输入./a.out就可以看到执行的结果。如果想指定生成目标文件的名字那么你可以加上 -o选项,命令如下:gcc -o hello he

2、llo.c2. 保存文件至U盘插入U盘，保证其与主机连接良好。在Linux终端界面执行如下命令：mount t auto /dev/sda1 /mnt/usb注意:1） /mnt/usb目录必须已经存在，如果不存在可以新建这个目录。2） U盘在系统关闭后再拔出。三、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”和字符“c”。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。2进程的控制修改已有程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出几行字符

3、，再观察程序执行时屏幕上的现象，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。3进程的软中断通信使用系统调用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()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

4、 process is killed!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P1发来的消息，然后再接收P2发来的消息。四、关键数据结构与函数的说明fork()函数：fork函数用于创建一个新进程(子进程)，返回整数。正确返回：等于0,创建子进程；大于0，从父进程返回的子进程的ID值。错误返回：等于-1,即进程

5、创建失败。exit()函数：exit()函数是进程结束最常调用的函数。在正常终止时，exit()函数返回进程结束状态。signal()： signal()函数是允许调用进程控制软中断信号的处理。kill()函数：kill()函数用于结束执行中的程序或者任务。pipe()函数：pipe函数用于创建一个管道wait()函数：wait()函数常用来控制父进程与子进程的同步。在父进程中调用wait()，则父进程被阻塞，进入等待队列，等待子进程结束。当子进程结束时，会产生一个终止状态字，系统会向父进程发出SIGCHLD信号。当接到信号后，父进程提取子进程的终止状态字，从wait()函数返回继续执行原程序

6、。五、编译与执行过程截图1.2.(1) 进程无锁(2) 进程加锁3.4.六、实验结果与分析1运行结果：abc。分析：进程并发执行，输出的结果可能是abc的排列组合。fork()创建进程所需的时间要多于输出一个字符的时间，因此在主程序创建进程2的同时，进程1输出“b”，进程1、进程2和主程序的执行次序及输出次序是随机的。2(1)进程无锁 运行结果：输出的各进程的字符串相互交错。 分析：由于进程的执行具有并发性这个特征，因此会产生字符交叉的情况，即某一个进程在自己的时间片当中使用处理机，但是当时间片结束，还没有完成，但也必须由下一个进程接管处理机，因为它就进入了阻塞的状态。多个进程反复出现，所以就

7、出现了输出的字符交叉的情况。 (2)进程加锁 运行结果：先输出完父进程再输出第二个子进程的所有字符串，最后输出第一个子进程。 分析：对进程加锁后，就表明只能由该程序占用处理机，必须这些完这段程序才能执行下一段，因为不会出现交叉的情况。3运行结果：输入 “Ctrl+c”后显示：Child process 1 is killed by parent!Child process 2 is killed by parent! 分析：程序到waiting()函数时，因为wait_mark!=0一直在循环，处于等待状态；当signal()捕捉键盘上来的中断信号时，调用stop()，让wait_mark=0

8、，于是程序能跳出waiting()，执行下面的程序，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。4运行结果：Child 1 is sending a message! Child 2 is sending a message! 分析：当写进程完成任务，把要求的数据写入管道后，便会睡眠等待。直到读进程将管道中的数据读取取出后，再把写进程唤醒。当读进程试图从一空管道中读取数据时，也应睡眠等待，直至写进程将数据写入管道后，才将其唤醒。当一个进程正对pipe进行读/写操作时，另一进程必须等待，程序中使用lock(fd1,1,0)函数实现对管道的加锁操作，用lock(f

9、d1,0,0)解除管道的锁定，所以在进程1使用完管道并解锁后进程2才能使用。 七、调试时遇到的问题及解决方法（提供BUG截屏）八、调试后的程序源代码1#includemain() int p1,p2; while(p1=fork()=-1); if(p1=0) putchar(b); else while(p2=fork()=-1); if(p2=0) putchar(c); else putchar(a); 2.(1)进程无锁#includemain() int p1,p2,i; while(p1=fork()=-1); if(p1=0) for(i=0;i10;i+) printf(fir

10、st sonn); else while(p2=fork()=-1); if(p2=0) for(i=0;i10;i+) printf(second sonn); else for(i=0;i10;i+) printf(farthern); (2)进程加锁#include#includemain() int p1,p2,i; while(p1=fork()=-1); if(p1=0) lockf(1,1,0); for(i=0;i10;i+) printf(first sonn); lockf(1,0,0); else while(p2=fork()=-1); if(p2=0) lockf(1

11、,1,0); for(i=0;i10;i+) printf(second sonn); lockf(1,0,0); else lockf(1,1,0); for(i=0;i10;i+) printf(farthern); lockf(1,0,0); 3.#include #include #include #include void waiting(),stop();int wait_mark;void main()int p1,p2;while (p1=fork()=-1);if(p10)while (p2=fork()=-1);if (p20)wait_mark=1;signal(SIGI

12、NT,stop);waiting();kill(p1,16);kill(p2,17);wait(0);wait(0);printf(parent process is killed n);exit(0);else wait_mark=1;signal(17,stop); signal(SIGINT,stop);waiting( );lockf(1,1,0);printf(child 2 process is killed n);lockf(1,0,0);exit(0);elsewait_mark=1;signal(16,stop); signal(SIGINT,stop); waiting(

13、); lockf(1,1,0); printf(child 1 process is killed n);lockf(1,0,0);exit(0);void waiting()while (wait_mark!=0);void stop()wait_mark=0;4.#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 i

14、s sending a message!); write(fd1,OutPipe,50); sleep(5); lockf(fd1,0,0); exit(0); else while(pid2=fork()=-1); if(pid2=0) lockf(fd1,1,0); sprintf(OutPipe,Child 2 is sending a message!); write(fd1,OutPipe,50); sleep(5); lockf(fd1,0,0); exit(0); else wait(0); read(fd0,InPipe,50); printf(%sn,InPipe); wait(0); read(fd0,InPipe,50); pri