操作系统实验报告理解Linux下进程和线程的创建并发执行过程

1、.word可编辑.操作系统上机实验报告实验名称：进程和线程实验目的：理解unix/Linux下进程和线程的创建、并发执行过程。实验内容：1 .进程的创建2 .多线程应用实验步骤及分析：一、进程的创建下面这个C程序展示了 UNIX系统中父进程创建子进程及各自分开活动的情 况。fork()创建一个新进程。系统调用格式：pid=fork()参数定义：int fork()fork() 返回值意义如下：0：在子进程中，pid变量保存的fork() 返回值为0,表示当前进程是子>0:在父进程中，pid变量保存的fork()返回值为子进程的id值(进程唯一标识符)。-1 :创建失败。如果fork()调

2、用成功，它向父进程返回子进程的PID,并向子进程返回0,即fork()被调用了一次，但返回了两次。此时 OS在内存中建立一个新进程， 所建的新进程是调用 fork()父进程(parent process )的副本，称为子进程 (child process )。子进程继承了父进程的许多特性，并具有与父进程完全相 同的用户级上下文。父进程与子进程并发执行。2、参考程序代码/*process.c*/#include <stdio.h>#include <sys/types.h>main(int argc,char *argv)int pid;/* fork another p

3、rocess */pid = fork();if (pid < 0) /* error occurred */ fprintf(stderr, "Fork Failed");exit(-1);else if (pid = 0) /* child process */execlp( "/bin/ls", "ls",NULL);else /* parent process */* parent will wait for the child to complete */ wait(NULL);printf( "Child

4、Complete");exit(0);3、编译和运行$gcc process.c - o processs4、运行$./process编辑如图所小:文件®编辑®终撇D转到(£)帮助®fl inc lude<stdio,h>#include<sys/types *h>tih in( i n t a rgc , ；'lj j r *a rgy)1in i pid；p id = fork()；i '( p id<0) fpr intf( &加r r ., Fork Fa i ledT )：ex i

5、Ielse i f ( p id=OexecIpC/bin/ls' /IsMXL)；e sepr ini f( "Oii IdGonple e ')；exi t(O)Q运行如图所示:vi progress gcc progress.c -o processs/process./prore s s ssub ing sheng$IxubIhos t xub ingsheng$xub ing5hcng'loca Ihos l xubingshengl$ xub ingsheng'ioca Ihos l xub ingsheng$ bash： 4/proce

6、ss:没有那个文6成日一 Ixub ingsheng$1o<i Ihos l xubingsheng$ proce sss progresstcCh i IdGoiTp k te(xub ingshengloca Ihos I思考:(1)系统是怎样创建进程的？1,申请空白PCB(进程控制块)；2,为新进程分派资源；3,初始化PCB 4,将新进程插入就绪队列；(2)扩展程序，在父进程中输出1到5,在子进程中输出6-10,要求父子进程并发输出；记录实验结果，并给出简单分析实验结果如图:Edn View Terminal Go Helpxubingshnglocalhost xubingshe

7、ngvi process.cxubingshengClocaihost xubingsheng$ gcc process*c -o process xubingshenglocalhost xubingshengX t/process2 6 7 8 9 1012313 exatnplel exainple. c process proceSs2 process. c process. c 1 2 3 4 5xubingshenglocalhost xubingsheng $ |L.二、多线程应用编写unix/Linux 下的多线程程序，需要使用头文件pthread.h ,连接时需要使用库lib

8、pthread.a 。下面是一个最简单的多线程程序 examplel.c。下面的示例中，要使用到两个函数， pthread_create 和pthread_join ,并 声明了一个pthread_t型的变量。函数pthread_create用来创建一个线程，它的原型为：extern int pthread_create_P (pthread_t * thread,_constpthread_attr_t*_attr,void*(*_start_routine)(void *), void *_arg);专业.专注.word可编辑.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，

9、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。这里，我 们的函数thread不需要参数，所以最后一个参数设为空指针。第二个参数我们 也设为空指针，这样将生成默认属性的线程。当创建线程成功时，函数返回0,若不为0则说明创建线程失败，常见的错误返回代码为EAGAINT口 EINVAL前者表示系统限制创建新的线程，例如线程数目过多了；后者表示第二个参数代表的 线程属性值非法。创建线程成功后，新创建的线程则运行参数三和参数四确定的 函数，原来的线程则继续运行下一行代码。函数pthread_join 用来等待一个线程的结束。函数原型为：extern int pthread_join

10、 _P (pthread_t_th,void* thread return);第一个参数为被等待的线程标识符，第二个参数为一个用户定义的指针，它可以用来存储被等待线程的返回值。 这个函数是一个线程阻塞的函数，调用它的 函数将一直等待到被等待的线程结束为止， 当函数返回时，被等待线程的资源被 收回。一个线程的结束有两种途径，一种是象我们上面的例子一样，函数结束了， 调用它的线程也就结束了；另一种方式是通过函数pthread_exit来实现。它的函数原型为：extern void pthread_exit_P (void*_retval)_attribute_(noreturn_);唯一的参数是函

11、数的返回代码，只要pthread_join 中的第二个参数thread_return 不是 NUL这个值将被传递给 thread_return 。.专业.专注.word可编辑.2、参考程序代码/* thread.c*/#include <stdio.h>#include <pthread.h>void thread(void)int i;for(i=0;i<3;i+)printf("This is a pthread.n");int main(int argc,char *argv口)pthread_t id;int i,ret;ret=pth

12、read_create(&id,NULL,(void *) thread,NULL);if(ret!=0)printf ("Create pthread error!n");exit (1);for(i=0;i<3;i+)printf("This is the main process.n");pthread_join(id,NULL);return (0);3、编译和运行编译此程序：gcc example1.c -lpthread -o example1-lpthread:使用线程库运行example1 ,得到如下结果：This is t

13、he main process.This is a pthread.This is the main process.This is the main process.This is a pthread.This is a pthread.再次运行，可能得到如下结果：This is a pthread.This is the main process.This is a pthread.This is the main process.This is a pthread.This is the main process.编辑过程如图所示:专业.专注执行如图所示:thread .c： 13： &

14、#39; id ' undf c la red (first use in ih" fund ion) sub ingsheng>'loca Ihos t xub ingshcngS v i thread .cxubingshenglocaIhoti xuhingsheng$ gee thread.c -Ipthr?ad -q thread thread ,c± In fund ion irain'thread . c 11L ： p thread L id ' undec la red (first use in this func

15、t ion?thread,c；11： (Each undeclared idenii f ier i* repur led only once thread .c± 1L: for each fund ion i I appears in t) ihrcad.c：IS： id undec La red (first use in this func t ion)xubing!(heitgl0ca Iho*； 1 xub*ug*：heng$ vi thi ead"icub ingsheiigLoca Ihos I Kiib ingshf ng$ gee thread . c

16、- Ipt hread -o thread xub ingshengMoca Ihos i subingshcngS ./ threadThThThThThThis is 舟 pihread.i s i s a p thread L i s i s a p thread F is is I he im in process. i s i 与 the its in proce s s . is i s the ns in process.实验总结：在实验中很多粗心造成的问题，比如指令输错字母，代码写错字 母，没有注意是否需要空格等。通过课堂的理论知识学习和实验课的上机实验， 让我更能理解操作系统

17、的知识。4、思考(1)程序运行后，进程thread中有几个线程存在？3个(2)为什么前后两次运行结果不一样？单核的cpu在处理多线程时每次只能执行一跳指令，也就是说无论你的程序有多少个线程，每一时刻执行的也只是一个线程里的代码， cpu会轮流给每个线程 分配时间片，时间片分配到哪个线程头上，哪个线程里的代码就执行。但是多核 cpu就不一样了，他可以同时执行多个线程里的代码， 这才是真正的“多线程”。 所以你那段程序，在单核的电脑上跑应该是没有问题的， 但是在多核cpu的电脑 上出现的结果就会有很大的随机性。5、程序的扩展试在本程序中再添加一个或多个其他线程，观测运行结果，充分理解多线程的含义。多添加一个线程，将会多一行This is a pthread. 和This is the mainprocess.结果如图所示：xubingsheng'locu Llws t xubingsheng$ v i tliread .cxubinghengloca Ihos t xubi