遠(yuǎn)離白色粉末擁抱七彩生活

1、西安郵電大學(xué)（計(jì)算機(jī)學(xué)院）課內(nèi)實(shí)豔報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱專業(yè)名稱：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班 級：計(jì)科1104學(xué)生姓名：張冬冬（07）學(xué)號（8 位）：04111112指導(dǎo)教師：任東陜設(shè)計(jì)起止時(shí)間：2013年"月22日一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皩?shí)驗(yàn)環(huán)境（1）加深對進(jìn)程概念的理解，明確進(jìn)程和程序的區(qū)別。（2）進(jìn)一步認(rèn)識并發(fā)執(zhí)行的實(shí)質(zhì)。（3）分析進(jìn)程競爭資源現(xiàn)彖，學(xué)習(xí)解決進(jìn)程互斥的方法。（4）了解Linux系統(tǒng)中進(jìn)程通信的基本原理。二. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）進(jìn)程的創(chuàng)建編寫一段源程序，使系統(tǒng)調(diào)用forkO創(chuàng)建兩個(gè)子進(jìn)程，當(dāng)此程序運(yùn)行時(shí)，在系統(tǒng)中有一 個(gè)父進(jìn)程和兩個(gè)子進(jìn)程活動。讓每一個(gè)進(jìn)程在屏幕上顯示一個(gè)字符：父進(jìn)程顯示字符“

2、a” ； 子進(jìn)程分別顯示字符“b”和字符“c”。試觀察紀(jì)錄屏幕上的顯示結(jié)果，并分析原因。（2）進(jìn)程的控制修改已編寫的程序，將每個(gè)進(jìn)程輸出一個(gè)字符改為每個(gè)進(jìn)程輸出一句話，在觀察程序執(zhí) 行時(shí)屏幕出現(xiàn)的現(xiàn)彖，并分析原因。如呆在程序中使用調(diào)用lockfO來給每一個(gè)子進(jìn)程加鎖，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間的互斥，觀察 并分析出現(xiàn)的現(xiàn)彖。（3）編寫一段程序，使其現(xiàn)實(shí)進(jìn)程的軟中斷通信。要求：使用系統(tǒng)調(diào)用forkO創(chuàng)建兩個(gè)子進(jìn)程，再用系統(tǒng)調(diào)用signal 0讓父進(jìn)程捕捉鍵盤 上來的中斷信號（即按DEL鍵）：當(dāng)捕捉到中斷信號后，父進(jìn)程用系統(tǒng)調(diào)用Kill （）向兩個(gè)子 進(jìn)程發(fā)出信號，子進(jìn)程捕捉到信號后分別輸出下列信息后終止：

3、Child Processll is Killed by Parent!Child Processl2 is Killed by Parent!父進(jìn)程等待兩個(gè)子進(jìn)程終止后，輸出如下的信息后終止Parent Process is Killed!在上面的程序中增加語句signal （SIGNAL, SIGTGN）和signal （SIGQUIT, SIGTGN）, 觀察執(zhí)行結(jié)果，并分析原因。（4）進(jìn)程的管道通信編制一段程序，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的管理通信。使用系統(tǒng)調(diào)用pipe。建立一條管道線；兩個(gè)子進(jìn)程P1和P2分別向管道中寫一句話：Child 1 is sending a message!Child 2 i

4、s sending a message!而父進(jìn)程則從管道中讀出來自于兩個(gè)子進(jìn)程的信息，顯示在屏幕上。要求父進(jìn)程先接收子進(jìn)程P1發(fā)來的消息，然后再接收子進(jìn)程P2發(fā)來的消息。三. 方案設(shè)計(jì)1.進(jìn)程的創(chuàng)建任務(wù)編寫一段程序，使用系統(tǒng)調(diào)用forkO創(chuàng)建兩個(gè)子進(jìn)程。當(dāng)此程序運(yùn)行時(shí)，在系統(tǒng)中有 一個(gè)父進(jìn)程和兩個(gè)子進(jìn)程活動。讓每一個(gè)進(jìn)程在屏幕上顯示一個(gè)字符；父進(jìn)程顯示字符 “a”，子進(jìn)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# iiiclude<stdio.h>main（）嚴(yán)子進(jìn)程創(chuàng)建成功可/*子進(jìn)程創(chuàng)建成功*/*父進(jìn)程執(zhí)行5»7mtpLp2;if(p

5、l=fork() putcharfb*);else if(p2=forkQ) putcharfc*);else putchaia1);運(yùn)行結(jié)果bca (有時(shí)會出現(xiàn)bac)分析：從進(jìn)程執(zhí)行并發(fā)來看，輸出bac, acb等情況都有可能。原因：fork。創(chuàng)建進(jìn)程所需的時(shí)間多于輸出一個(gè)字符的時(shí)間，因此在主進(jìn)程創(chuàng)建進(jìn)程2的同 時(shí)，進(jìn)程1就輸出了 “b”，而進(jìn)程2和主程序的輸出次序是有隨機(jī)性的，所以會出現(xiàn)上述 結(jié)果。2 進(jìn)程的控制任務(wù)修改已編寫好的程序，將每個(gè)程序的輸出由單個(gè)字符改為一句話，再觀察程序執(zhí)行時(shí)屏幕 上出現(xiàn)的現(xiàn)彖，并分析其原因。如果在程序中使用系統(tǒng)調(diào)用lockf()來給每個(gè)程序加鎖，可 以實(shí)現(xiàn)

6、進(jìn)程之間的互斥，觀察并分析出現(xiàn)的現(xiàn)彖。程序1#include<stdio.h>mam()intpl.p2j;if(pl=fork()fbr(i=0;i<500;i+) printff'child %d'jT，i);elseif(p2=forkQ)fbr(i=0;i<500;i+)prmtf(Hson %d'jT,i);elsefbr(i=0;i<500;i+)prmtf(Hdaughter %dMU);child .sondaughter* daughter* 或 childson childsondaugh ter分析：由于函數(shù)print

7、f ()輸出的字符串之間不會被中斷，因此，字符串內(nèi)部的字符順 序輸出時(shí)不變。但是，由于進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行時(shí)的調(diào)度順序和父子進(jìn)程的搶占處理機(jī)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)# iiiclude<stdio.h>main()intphp2j;if(pl=fork()lockf(l 丄 0);fbr(i=0;i<500;i+) printf(”child %dn*i);lockf(l 丄 0);elseif(p2=forkQ) lockf(l 丄 0);fbr(i=0;K500;i+) pimtf(Mson %d iri); lo

8、ckf( 1,1.0);elselockf(l 丄 0);fbi(i=0;i<500;i+) printf(Hdaughter %diT；i);lockf(l、0、0);人致與未上鎖的輸出結(jié)呆相同，也是隨著執(zhí)行時(shí)間不同，輸出結(jié)果的順序有所不同。 分析：因?yàn)樯鲜龀绦驁?zhí)行時(shí)，不同進(jìn)程之間不存在共享臨界資源(其中打印機(jī)的互斥性 已有由操作系統(tǒng)保證)問題，所以，加鎖與不加鎖效果相同。3. 軟中斷通信任務(wù)1)編制一段程序，使用系統(tǒng)調(diào)用forkO創(chuàng)建兩個(gè)子進(jìn)程，再用系統(tǒng)調(diào)用signal ()讓父進(jìn) 程捕捉鍵盤上來的中斷信號(即按ctrl+c鍵)，當(dāng)捕捉到中斷信號后，父進(jìn)程用系統(tǒng)調(diào)用 killO向兩個(gè)

9、子進(jìn)程發(fā)出信號，子進(jìn)程捕捉到信號后，分別輸出下列信息后終止： child processl is killed by parent!child process2 is killed by parent!父進(jìn)程等待兩個(gè)子進(jìn)程終止后，輸出以下信息后終止： parent process is killed!4.fork()創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程。 系統(tǒng)調(diào)用格式： pid=fbrk() 參數(shù)定義： mt foik() fork()返回值意義如下： 0：在子進(jìn)程中，pid變量保存的fork()返回值為0,表示當(dāng)前進(jìn)程是子進(jìn)程。 >0：在父進(jìn)程中，pid變量保存的fork()返回值為子進(jìn)程的id值(進(jìn)程唯一

10、標(biāo)識符)。 -1：創(chuàng)建失敗。如果fork()調(diào)用成功，它向父進(jìn)程返回子進(jìn)程的PLD.并向子進(jìn)程返回0,即fork()被調(diào)用 了一次，但返回了兩次。此時(shí)OS在內(nèi)存中建立一個(gè)新進(jìn)程，所建的新進(jìn)程是調(diào)用fork()父 進(jìn)程(parent process)的副本，稱為子進(jìn)程(cluld process)<>子進(jìn)程繼承了父進(jìn)程的許多特 性，并具有與父進(jìn)程完全相同的用戶級上下文。父進(jìn)程與子進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行。核心為fbrk()完成以下操作：(1) 為新進(jìn)程分配一進(jìn)程表項(xiàng)和進(jìn)程標(biāo)識符進(jìn)入fork()后，核心檢查系統(tǒng)是否有足夠的資源來建立一個(gè)新進(jìn)程。若資源不足，則fork() 系統(tǒng)調(diào)用失??；否則，核心為

11、新進(jìn)程分配一進(jìn)程表項(xiàng)和唯一的進(jìn)程標(biāo)識符。(2) 檢查同時(shí)運(yùn)行的進(jìn)程數(shù)目超過預(yù)先規(guī)定的最大數(shù)目時(shí)，fork()系統(tǒng)調(diào)用失敗。(3) 拷貝進(jìn)程表項(xiàng)中的數(shù)據(jù)將父進(jìn)程的當(dāng)前目錄和所有已打開的數(shù)據(jù)拷貝到子進(jìn)程表項(xiàng)中，并置進(jìn)程的狀態(tài)為“創(chuàng)建” 狀態(tài)。(4) 子進(jìn)程繼承父進(jìn)程的所有文件對父進(jìn)程當(dāng)前目錄和所有已打開的文件表項(xiàng)中的引用計(jì)數(shù)加lo(5) 為子進(jìn)程創(chuàng)建進(jìn)程上、下文進(jìn)程創(chuàng)建結(jié)束，設(shè)子進(jìn)程狀態(tài)為“內(nèi)存中就緒”并返回子進(jìn)程的標(biāo)識符。(6) 子進(jìn)程執(zhí)行雖然父進(jìn)程與子進(jìn)程程序完全相同，但每個(gè)進(jìn)程都有自己的程序計(jì)數(shù)器pc,然后根據(jù)pid變 量保存的fork()返回值的不同，執(zhí)行了不同的分支語句。#include

12、 <stdio.h> main() intpl,p2;wliile(pl=fork( )= = -1);/*創(chuàng)建子進(jìn)程 pl*/if (pl= =0) putchaib1);elsewliile(p2=fork( )= = -1); /*創(chuàng)建子進(jìn)程 p2*/ if(p2= =0) putcharfc1)；else putcharfa1);運(yùn)行結(jié)果：bcaLi.cr? iij?cta.c i_4.<T_l.c- I2.1.CI_2.c* T-J.c* 1.4.c*T,T2J.C* 1.3四測試數(shù)據(jù)及運(yùn)行結(jié)果X'V iwv 竺弓巴絃5U2時(shí)程如WOT'W| r &

13、#187;r h»i hILiw* *|* l hfiA<nMA-isQt> irtAll OrskxoQscsrun 】e«LRSlalirooteiocalhost 丁 /t b « ! rrotebHBlhi->i. *JS |rootij'locslhosti*-文A® ifiSHQ第館 奇3E® BfU®ra21oc°1gwt mt is cd '(roctlocalhost *r 1*nicomJa&-cfs install J cT-lIJ2TZJ.c*r.ii&quo

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16、M- s1. 實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題及解決辦法；實(shí)驗(yàn)結(jié)果為c,b,a或b,c,a。父進(jìn)程a剛啟動，接著就生成子進(jìn)程b,c,父進(jìn)程此 時(shí)之后暫停，去生成子進(jìn)程b,c。生成完子進(jìn)程b,c之后，父進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行。2.不 能夠同時(shí)生兩個(gè)子進(jìn)程，會發(fā)生進(jìn)程間的互斥。進(jìn)程創(chuàng)見之后，從鍵盤上接受一個(gè)信后，然后關(guān)閉子進(jìn)程和父進(jìn)程。4.子進(jìn) 程之間通過管道相互發(fā)送消息2. 對設(shè)計(jì)及調(diào)試過程的心得體會。本次實(shí)驗(yàn)主要實(shí)現(xiàn)Linux操作系統(tǒng)中進(jìn)程管理的功能。了解了進(jìn)程的創(chuàng)建、執(zhí)行 特定任務(wù)、終止、和同步的相關(guān)系統(tǒng)調(diào)用。理解了 folk、exec、wait、exit3個(gè)系 統(tǒng)調(diào)用的使用。該系統(tǒng)包括有簡單的進(jìn)程控制、同步與通訊機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)在運(yùn)行過 程中能顯示各進(jìn)程的狀態(tài)及有關(guān)參數(shù)的變化情況，從而觀察諸進(jìn)程的運(yùn)行過程及 系統(tǒng)的管理過程，在我的電腦能夠運(yùn)行通過，雖不能盡善盡美，但也基本能實(shí)現(xiàn) 老師的要求的