操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

1、操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 Linux登錄與登錄與vi編輯器編輯器實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)?zāi)康模?讓學(xué)生熟悉Linux的環(huán)境，掌握Linux系統(tǒng)登錄的方法。 給學(xué)生使用vi創(chuàng)建與編輯文件的機(jī)會(huì)。 vi是UNIX中最常用的編輯器。對(duì)vi編輯器的全面而清晰的理解，對(duì)于后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。n實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求: 首先，首先，登錄Linux命令login的使用。 其次，其次，使用vimtutor e查看vi編輯器的相關(guān)幫助文檔，讓學(xué)生自行閱讀使用方法。 最后，最后，通過(guò)第二步的閱讀幫助，完成以下任務(wù)：（1）創(chuàng)建一個(gè)文件（2）保存退出一個(gè)文件及不保存退出一個(gè)文件（3）在文本中使用不同的鍵進(jìn)行光標(biāo)的移動(dòng)

2、（4）在一個(gè)文件中加入、刪除與修改文本（5）設(shè)定選項(xiàng)以自定義編輯環(huán)境（6）調(diào)用命令行編輯功能實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 Linux常用命令與常用命令與Linux下下C程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)n實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?讓學(xué)生熟悉Linux常用命令，對(duì)Linux命令有一個(gè)熟悉的了解。 進(jìn)一步熟悉vi編輯器的使用。 掌握在linux下的編譯命令gcc及C語(yǔ)言程序的運(yùn)行。n實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求 LinuxLinux下常用命令的使用下常用命令的使用 (1) Cp(1) Cp：拷貝文件命令：拷貝文件命令 將一個(gè)檔案拷貝至另一檔案，或?qū)?shù)個(gè)檔案拷貝至另一目錄。 格式為cp options source destcp options source

3、dest。 選項(xiàng)的說(shuō)明如下： -a 盡可能將檔案狀態(tài)、權(quán)限等資料都照原狀予以復(fù)制。 -f 若目的地已經(jīng)有相同檔名的檔案存在，則在復(fù)制前先予以刪除再行復(fù)制。范例：范例： (a) 將檔案 aaa 復(fù)制(已存在)，并命名為 bbb : cp aaa bbb (b) 將所有的C語(yǔ)言程式拷貝至 Finished 子目錄中 : cp *.c FinishednCd：切換目錄：切換目錄 該命令的作用是切換當(dāng)前目錄至另一目錄。 格式為cd dirName。 下面是一些小技巧： cd 進(jìn)入用戶主目錄； cd - 返回進(jìn)入此目錄之前所在的目錄； cd . 返回上級(jí)目錄（若當(dāng)前目錄為“/“，則執(zhí)行完后還在“/”；”

4、.”為上級(jí)目錄的意思）； cd ./. 返回上兩級(jí)目錄；nMkdirMkdir：創(chuàng)建新文件夾命令：創(chuàng)建新文件夾命令 所創(chuàng)建的文件夾(目錄)不能與其父目錄(即父文件夾)中的文件名重名，即同一個(gè)目錄下不能有同名的(區(qū)分大小寫(xiě))。 格式為：格式為：mkdir DirNamemkdir DirName 實(shí)例： 在/home/cc/下面創(chuàng)建以“itorg”命名的文件夾。 格式：mkdir /home/cc/itorg n使用vi編輯器編寫(xiě)一個(gè)C語(yǔ)言程序Hello World #include int main(void) printf (Hello world, Linux programming!n)

5、; return 0; ngccgcc編譯：編譯： 將程序存為hello.c。 編譯：編譯：gcc -o hello hello.c實(shí)驗(yàn)三實(shí)驗(yàn)三 Linux進(jìn)程的異步并發(fā)執(zhí)行進(jìn)程的異步并發(fā)執(zhí)行n實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解進(jìn)程與程序的區(qū)別，加深對(duì)進(jìn)程概念的理解；2.掌握進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的原理，理解進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的特點(diǎn)，區(qū)分進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行與串行執(zhí)行；3.了解fork( )系統(tǒng)調(diào)用的返回值，掌握用fork()創(chuàng)建進(jìn)程的方法；4.熟悉wait、exit等系統(tǒng)調(diào)用。n實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求1編寫(xiě)一C語(yǔ)言程序，實(shí)現(xiàn)在程序運(yùn)行時(shí)通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用fork( )創(chuàng)建兩個(gè)子進(jìn)程，使父、子三進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，父親進(jìn)程執(zhí)行時(shí)屏幕顯示“I am fat

6、her”，兒子進(jìn)程執(zhí)行時(shí)屏幕顯示“I am son”，女兒進(jìn)程執(zhí)行時(shí)屏幕顯示“I am daughter”。2多次連續(xù)反復(fù)運(yùn)行這個(gè)程序，觀察屏幕顯示結(jié)果的順序，直至出現(xiàn)不一樣的情況為止。記下這種情況，試簡(jiǎn)單分析其原因。3修改程序，在父、子進(jìn)程中分別使用wait、exit等系統(tǒng)調(diào)用“實(shí)現(xiàn)”其同步推進(jìn)，多次反復(fù)運(yùn)行改進(jìn)后的程序，觀察并記錄運(yùn)行結(jié)果。n程序參考：（僅供參考）#include #include void main() int i; pid_t pid = fork(); if ( pid = 0 ) /* 子進(jìn)程程序 */ for ( i = 1; i 1000; i + ) prin

7、tf(I am son n); else /* 父進(jìn)程程序*/ for ( i = 1; i 1000; i + ) printf(I am father n); nfork() 當(dāng)程序執(zhí)行到下面的語(yǔ)句： pid=fork(); OS創(chuàng)建子進(jìn)程。子進(jìn)程和父進(jìn)程的可執(zhí)行程序是同一個(gè)程序；上下文和數(shù)據(jù)，絕大部分就父進(jìn)程的拷貝，但它們是兩個(gè)相互獨(dú)立的進(jìn)程！ 當(dāng)前是父進(jìn)程執(zhí)行到fork調(diào)用即將返回（此時(shí)子進(jìn)程不占有CPU）。 父進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行，OS對(duì)fork的實(shí)現(xiàn)，使這個(gè)系統(tǒng)調(diào)用在父進(jìn)程中返回剛剛創(chuàng)建的子進(jìn)程的pid（一個(gè)正整數(shù)），所以下面的if語(yǔ)句 pid=0的分支不會(huì)執(zhí)行。所以輸出i am fath

8、er 子進(jìn)程在之后的某個(gè)時(shí)候得到調(diào)度，它的PCB的內(nèi)容被換入，占用 CPU。OS對(duì)fork的實(shí)現(xiàn)，使子進(jìn)程中fork返回0。 所以在這個(gè)子進(jìn)程中pid=0。這個(gè)進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行的過(guò)程中，if語(yǔ)句中 pid=0是true。所以輸出i am sonn獲得進(jìn)程ID的函數(shù)getpid()#include #include main () pid_t pid = fork();if (pid = 0) printf(“i am son, pid = %dn”,getpid(); else printf(“i am father, pid = %dn,getpid(); nwait 和和 exit 函數(shù)函數(shù)n

9、wait（等待子進(jìn)程中斷或結(jié)束）（等待子進(jìn)程中斷或結(jié)束） 定義函數(shù) pid_t wait (int * status);n返回值返回值 如果執(zhí)行成功則返回子進(jìn)程的ID，如果有錯(cuò)誤發(fā)生則返回-1。n進(jìn)程一旦調(diào)用wait，就立即阻塞自己，直到有信號(hào)來(lái)到或子進(jìn)程結(jié)束。如果有子進(jìn)程退出，wait 就會(huì)收集這個(gè)子進(jìn)程的信息， 并把它徹底銷(xiāo)毀后返回；如果沒(méi)有找到這樣一個(gè)子進(jìn)程，wait就會(huì)一直阻塞在這里，直到有一個(gè)出現(xiàn)為止。n注意：注意： 如果在調(diào)用wait時(shí)子進(jìn)程已經(jīng)結(jié)束，則wait會(huì)立即返回子進(jìn)程結(jié)束狀態(tài)值。 子進(jìn)程的結(jié)束狀態(tài)值會(huì)由參數(shù)status 返回，而子進(jìn)程的ID也會(huì)一快返回。如果不在意結(jié)束狀態(tài)

10、值，則參數(shù)status 可以設(shè)成NULL。n#include#include#include#includeint main() int status,i; pid_t pid = fork(); if(pid = =0) printf(“I am son .pid =%dn”,getpid(); exit(5); else sleep(1); printf(“I am father, wait for son.n”; pid=wait(&status); i=WEXITSTATUS(status); printf(“sons pid =%d .exit status=%dn”,pid

11、,i); n執(zhí)行示例： I am son. pid=1501I am father, wait for son.sons pid =1501,exit status =5n實(shí)驗(yàn)三遇到的問(wèn)題：n問(wèn)題一 pid_t pid1 = fork(); pid_t pid2 = fork();if (pid1 = 0) printf(“i am son”); else if (pid2 = 0) printf(“i am daught”); else printf(“i am father); pid_t pid1 = fork();pid_t pid2 = fork();pid1 = 兒子兒子idPid

12、2=女兒女兒idpid_t pid1 = fork();pid_t pid2 = fork();pid1 = 0pid2 = 孫子孫子id父進(jìn)程兒子進(jìn)程pid_t pid1 = fork();pid_t pid2 = fork();pid1 = 兒子進(jìn)程兒子進(jìn)程pid2 = 0女兒進(jìn)程pid_t pid1 = fork();pid_t pid2 = fork();pid1 = 0pid2 = 0孫子進(jìn)程if (pid1 = 0) printf(“i am son”); else if (pid2 = 0) printf(“i am daught”); else printf(“i am fat

13、her); pid_t pid1; pid_t pid2; pid1 = fork(); if (pid1 = 0) printf(“i am son”); else pid2 = fork (); if (pid2 = 0) printf(“i am daught); else printf(“i am father); pid_t pid1; pid_t pid2; int i; for (i=0; i2; i+) pid1 = fork(); if (pid1 = 0) printf(“i am son”); else pid2 = fork (); if (pid2 = 0) prin

14、tf(“i am daught); else printf(“i am father); 輸出：輸出： I am daught I am father I am sonpid_t pid1 = fork(); pid_t pid2 = fork();父進(jìn)程兒子進(jìn)程 女兒進(jìn)程 輸出： father daught son father daught son father daught son father daught son第二遍循環(huán)第二遍循環(huán)n問(wèn)題三pid_t pid = fork(); if ( pid = 0 ) for ( i = 1; i 1000; i + ) printf(I am

15、 son n); exit(5); else for ( i = 1; i 1000; i + ) printf(“I am father, wait for son.n”; pid=wait(&status); printf(“sons pid =%dn”,pid); 輸出：I am sonI am father, wait for son.sons pid = 1015sons pid = -1sons pid = -1sons pid = -1sons pid = -1 sons pid = -1 原因：第一遍循環(huán)時(shí)原因：第一遍循環(huán)時(shí)子進(jìn)程已經(jīng)退出。子進(jìn)程已經(jīng)退出。實(shí)驗(yàn)四實(shí)驗(yàn)四

16、通道通信通道通信n實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)一步熟悉linux的編程環(huán)境和vi編輯器，熟悉linux環(huán)境下C語(yǔ)言程序的編譯和運(yùn)行。進(jìn)一步掌握父子進(jìn)程間的通信原理和fork()函數(shù)。熟悉并掌握管道通信的原理，以及l(fā)inux環(huán)境下提供的pipe()、write()及read()函數(shù)。能夠編寫(xiě)出管道通信的程序，并調(diào)試通過(guò)。n實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容pipe()函數(shù)：創(chuàng)建管道的方法，函數(shù)原型為int pipe(int filedes2);write()函數(shù)：讀取數(shù)據(jù)方法，函數(shù)原型為: int write(int pipe_fd，char *buffer，size_t len);read()函數(shù)：寫(xiě)入數(shù)據(jù)的方法，函數(shù)原

17、型為: int read(int pipe_fd，char *buffer，size_t len);npipe 建立管道 頭文件：頭文件： #include 定義函數(shù)定義函數(shù): int pipe(int filedes2); 函數(shù)說(shuō)明：函數(shù)說(shuō)明： 建立管道，并將文件描述符由數(shù)組filedes 返回。 filedes0為管道里的讀取端，用read從管道中讀數(shù)據(jù) filedes1則為管道的寫(xiě)入端，用write向管道中寫(xiě)數(shù)據(jù)。 返回值返回值: 若成功則返回0，否則返回-1。 #include #include #define INPUT 0 #define OUTPUT 1 int main() i

18、nt filedes 2; /*定義子進(jìn)程號(hào) */ pid_t pid; char buf500; int returned_count; /*創(chuàng)建無(wú)名管道*/ pipe(filedes); /*創(chuàng)建子進(jìn)程*/ if (pid = fork() = - 1) printf(Error in forkn); exit(1); /*執(zhí)行子進(jìn)程*/ if (pid = 0) printf(in the spawned (child) process.n); /*子進(jìn)程向父進(jìn)程寫(xiě)數(shù)據(jù)，關(guān)閉管道的讀端*/ close(filedesINPUT); write(filedesOUTPUT, test data, strlen(test data); exit(0); else /*執(zhí)行父進(jìn)程*/ printf(in the spawning (parent) process.n); /*父進(jìn)程從管道讀取子進(jìn)程寫(xiě)的數(shù)據(jù)，關(guān)閉管道的寫(xiě)端*/ close(filedesOUTPUT); returned_count = read(filedesI