操作系統(tǒng)課程設(shè)計進程管理進程間通信

1、煙臺大學(xué)文經(jīng)學(xué)院課程：操作系統(tǒng)學(xué)號：姓名:班級：指導(dǎo)老師：設(shè)計名稱進程管理。進程間通信。成員課程設(shè)計地點八 一 .課程設(shè)計思想及目的(1)加深對進程概念的理解，明確進程和程序的區(qū)別。(2)進一步認識并發(fā)執(zhí)行的實質(zhì)。(3)分析進程競爭資源現(xiàn)象，學(xué)習(xí)解決進程互斥的方法。(4) 了解Linux系統(tǒng)中進程通信的基本原理。Linux系統(tǒng)的進程通信機構(gòu)(IPC)允許在任意進程間大批量地交換數(shù)據(jù)。本實驗的目的是了解和熟悉Linux支持的消息通訊機制及信息量機制。二.課程設(shè)計設(shè)備及環(huán)境裝有Linux操作系統(tǒng)的PC機三.課程設(shè)計內(nèi)容(1)進程的創(chuàng)建編寫一段源程序，使系統(tǒng)調(diào)用fork。創(chuàng)建兩個子進程，當此程序運行

2、時，在系統(tǒng)中有一個父進程和兩個子進程活動。讓每一個進程在屏幕上顯示一個字符：父進程顯示字符“ a” ；子進程分別顯示字符“ b”和字符“c”。試觀察紀錄屏幕上的顯示結(jié)果，并分析原因。(2)進程的控制修改已編寫的程序，將每個進程輸出一個字符改為每個進程輸出一句話，在觀察程序執(zhí)行時屏幕出現(xiàn)的現(xiàn)象，并分析原因。如果在程序中使用調(diào)用lockf()來給每一個子進程加鎖，可以實現(xiàn)進程之間的互斥，觀察并分析出現(xiàn)的現(xiàn)象。(3)編寫一段程序，使其現(xiàn)實進程的軟中斷通信。消息的創(chuàng)建，發(fā)送和接收。使用系統(tǒng)調(diào)用msgget (), msgs nd (), msgrev (),及msgctl ()編制一長度 為1k的消息

3、的發(fā)送和接收程序。觀察上面的程序，說明控制消息隊列系統(tǒng)調(diào)用msgctl ()在此起什么作用？共享存儲區(qū)的創(chuàng)建、附接和段接。使用系統(tǒng)調(diào)用shmget(),shmat(),sgmdt(),shmctl(),編制一個與上述功能相同的程序。比較上述(1), (2)兩種消息通信機制中數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間。.課程設(shè)計過程及結(jié)果1 .進程的創(chuàng)建任務(wù)編寫一段程序，使用系統(tǒng)調(diào)用fork()創(chuàng)建兩個子進程。當此程序運行時，在系統(tǒng)中有一個父進程和兩個子進程活動。讓每一個進程在屏幕上顯示一個字符；父進程顯示字符“ a55 ,子進程分別顯示字符“ b”和“ c”試觀察記錄屏幕上的顯示結(jié)果，并分析原因。程序#in cludem

4、ai n()int p1,p2;if(p1=fork()子進程創(chuàng)建成功*/putcharfb1);elseif(p2=fork()子進程創(chuàng)建成功*/putchar(,c,);else putchar(,a,);父進程執(zhí)行*/v運行結(jié)果,bca(有時會出現(xiàn)abc的任意的排列)分析：從進程執(zhí)行并發(fā)來看，輸出abc的排列都是有可能的。原因：fork()創(chuàng)建進程所需的時間雖然可能多于輸出一個字符的時間，但各個進程的時間片的獲得卻不是一定是順序的，所以輸出abc的排列都是有可能的。2 .進程的控制任務(wù)修改已編寫好的程序，將每個程序的輸出由單個字符改為一句話，再觀察程序 執(zhí)行時屏幕上出現(xiàn)的現(xiàn)象，并分析其原

5、因。如果在程序中使用系統(tǒng)調(diào)用lockf()來 給每個程序加鎖，可以實現(xiàn)進程之間的互斥，觀察并分析出現(xiàn)的現(xiàn)象。程序1#in cludemai n()(intp1,p2,i;if(p1=fork()for(i=0;i500;i+) prin tf(pare nt%dn,i);wait(O);/*保證在子進程終止前，父進程不會終止*/exit(O);elseif(p2 二 fork()for(i=0;iv500;i+)printf(son %dn”,i);wait(O);/*保證在子進程終止前，父進程不會終止*/exit(O); /*向父進程信號0且該進程推出/elsefor(i=0;iv500;i

6、+)printf( grandchild %d nH,i);exit(O);運行結(jié)果son-grandchild grandchild 或 grandchildsongran dchildsonpare nt分析：由于函數(shù)printf()輸出的字符串之間不會被中斷，因此，每個字符串 內(nèi)部的字符順序輸出時不變。但是，由于進程并發(fā)執(zhí)行時的調(diào)度順序和父子進 程的搶占處理機問題，輸出字符串的順序和先后隨著執(zhí)行的不同而發(fā)生變化。 這與打印單字符的結(jié)果相同。程序2#in cludemai n()(int p1,p2,i;if(p1=fork()(lockf(1,150);for(i=0;i500;i+)p

7、rintf(nparent %dnn,i);lockf(1,0,0);wait(0); /*保證在子進程終止前，父進程不會終止*/exit(O);elseif(p2 二 fork()lockf(1,1,0);for(i=0;iv500;i+)printf(nson %dnM,i);wait(O);/*保證在子進程終止前，父進程不會終止*/for(i=0;iv500;i+)printf(”daughter %dni);lockf(IQQ);exit(O);運行結(jié)果輸出pare nt塊,son塊,gra ndchild塊的順序可能不同，但是每個塊的 輸出過程不會被打斷分析：因為上述程序執(zhí)行時，lo

8、ckf(1,1,0)鎖定標準輸出設(shè)備，lockf(1,0,0)解鎖標準輸出設(shè)備,在lockf(1,1,0)與lockf(1,0,0)中間的 for循環(huán)輸出不會被中斷，加鎖與不加鎖效果不相同。3 .軟中斷通信任務(wù)1編制一段程序，使用系統(tǒng)調(diào)用fork()創(chuàng)建兩個子進程，再用系統(tǒng)調(diào)用 signal。讓父進程捕捉鍵盤上來的中斷信號(即按ctrl+c鍵)，當捕捉到中斷信號 后，父進程用系統(tǒng)調(diào)用kill()向兩個子進程發(fā)出信號，子進程捕捉到信號后，分別輸出下列信息后終止：child processl is k川ed by pare nt!child process2 is killed by pare n

9、t!父進程等待兩個子進程終止后，輸出以下信息后終止：pare nt process is killed!#in clude#in clude#i ncludev un istd.hvoid wait in g(),stop(),alarmi ng();int wait_mark;之 ddM()u IEIUif(p1 二 fork()創(chuàng)建子進程p/if(p2=fork()/*創(chuàng)建子進程 p2/(wait_mark=1;signal(SIGINT,stop);/*接收至ij a。信號，轉(zhuǎn) stop*/signal(SIGALRM,alarming);/* 接受 SIGALRMwait in g()

10、;kill(p1,16);/*向p1發(fā)軟中斷信號16Vkill(p2,17);/*向 p2 發(fā)軟中斷、信17/wait(O); /*同步*/wait(O);printf(nparent process is killed!nH);exit(O)5else(wait_mark=1;sig nal(17,stop);signal(SIGINT,SIGGN);/* 忽略“c 信號*/while(wait_mark!=O);printf(nchild process2 is k川ed by parent!nn);lockf(1,0,0);exit(O);elsewait_mark=1;sig nal(

11、16,stop);signal(SIGINT,SIG J GN); /* 忽略 Ac 信號*/ while (wait_mark!=O) lockf(1,130);prin tf(nchild processl is killed by pare nt!n )； lockf(1,0,0);exit(0);void wait in g()sleep(5);if (wait_mark!=0)kill(getpid(),SIGALRM); void alarmi ng()(wait_mark=O;)void stop()(wait_mark=O;)運行結(jié)果不做任何操作等待五秒鐘父進程回在子進程縣推出

12、后退出，并打印退出的順序；或者點擊ctrl+C后程序退出并打印退出的順序。任務(wù)2在上面的任務(wù)1中，增加語句signal(SIGINT,SIGGN)和語句signal(SIGQUIT,SIGJ GN),觀察執(zhí)行結(jié)果，并分析原因。這里，signal(SIGINT,SIGJ GN)和 signal(SIGQUIT,SIGJ GN)分別為忽略鍵信號以 及忽略中斷信號。程序#in clude#in clude#i ncludev un istd.hint pid1 ,pid2;int En dFlag=O;int pf 仁 0;int pf2=0;void In tDelete()(kill(pid1,

13、16);kill(pid2,17);void In t1()pri ntf(child process 1 is killed !by pare ntnH); exit(O);void In t2()pr in tf(nchild process 2 is k川ed !by pare ntnH); exit(O);mai n()int exitpid;if(pid1=fork()if(pid2 二 fork()sig nal(SIGINT,l ntDelete);waitpid(-1, &exitpid,O);waitpid(-1, &exitpid,O);printf(nparent pro

14、cess is killednn); exit(O);else(sig nal(SIGINT,SIGj GN);sig nal(17,l nt2);pause();)else(sig nal(SIGINT,SIGj GN);sig nal(16,l nt1);pause();運行結(jié)果請讀者將上述程序輸入計算機后，執(zhí)行并觀察。3.進程的管道通信任務(wù)編制一段程序，實現(xiàn)進程的管道通信。使用系統(tǒng)調(diào)用pipe。建立一條管道線。兩個子進程pl和P2分別向通道個寫一句話：childl process is sending message!child2 process is sending message!而

15、父進程則從管道中讀出來自兩個進程的信息，顯示在屏幕上。程序# nclude # in elude # i nclude int pid1 ,pid2;main ()(int fd2;char outpipe100,i npipe100;pipe(fd);/*創(chuàng)建一個管道*/while (pid 仁 fork( )=-1);if(pid1=o)Iockf(fd151,0);sprintf(outpipe,nchild 1 process is sending message!);/*把串放入數(shù)組outpipe中*/write(fd1,outpipe,50); /*向管道寫長為50字節(jié)的串*/sl

16、eep(5);自我阻塞5秒/lockf(fd1,0,0);exit(0);)elsewhile(pid2=fork( )=-1);if(pid2=0)(lockf(fd1,1,0);/*互斥 */sprintf(outpipe,Hchild 2 process is sending message!n);write(fd1 ,outpipe,50);sleep(5);lockf(fd1,0,0);exit(O);elsewait(O); /*同步*/read(fdO,inpipe,50);/*從管道中讀長為50字節(jié)的串*/prin tf(n%s ni npipe);wait(0);read(f

17、dO,i npipe,50);prin tf(s ni npipe);exit(O);)運行結(jié)果延遲5秒后顯示：childl process is sending message!再延遲5秒：child2 process is sending message!(2)進程的管道通信編制一段程序，實現(xiàn)進程的管道通信。使用系統(tǒng)調(diào)用pipe()建立一條管道線。兩個子進程p1和p2分別向通道個寫一句話：childl process is sending message!child2 process is sending message!而父進程則從管道中讀出來自兩個進程的信息，顯示在屏幕上。# nclu

18、de # in elude # i nclude int pid1,pid2;main ()int fd2;char outpipe100,i npipe100;pipe(fd);/*創(chuàng)建一個管道*/while (pid1=fork( )=-1);if(pid1=0)(lockf(fd1,1,0);spri ntf(outpipe5nchild 1 process is sending message!*);/*把串放入數(shù)組outpipe中*/write(fd1,outpipe,50); /*向管道寫長為50字節(jié)的串*/sleep；/*自我阻塞5秒*/lockf(fd1,0,0);exit(O

19、);elsewhile(pid2 二 fork( )=-1);if(pid2=0)互斥7lockf(fd131,0);spri ntf(outpipe,nchild 2 process is sending message!*);write(fd1 ,outpipe,50);sleep(5);lockf(fd1,0,0);exit(O);elsewait(O); /*同步*/read(fdO,inpipe,50);/*從管道中讀長為50字節(jié)的串*/prin tf(n%s nHJ npipe);wait(0);read(fdO,i npipe,50);prin tf(s rTj rpipe);e

20、xit(O);運行結(jié)果延遲5秒后顯示：childl process is sending message!再延遲5秒：child2 process is sending message!(2)消息的創(chuàng)建,發(fā)送和接收# i nclude # i nclude # i nclude #in elude 定義關(guān)鍵詞MEGKEY*/消息結(jié)構(gòu)7#define MSGKEY 75Struct msgformlong mtype;char mtexe100;文本長度*/msg;int msgqidj;void CLIENTQint i;msgqid=msgget(MSGKE Y, 0777|IPC_CREAT);main ()if(fork()SERVER();wait(O);else CLIENTO；運行結(jié)果0 0 0rootOlocalhost:/Desktop- !pla Edit yiPW Iprminl 門以 HplPu.c:23! warning: incompatible implicit dclaration of built-in function exit；