操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告理解Linux下進(jìn)程和線程的創(chuàng)建并發(fā)執(zhí)行過程

1、.word可編輯.操作系統(tǒng)上機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：進(jìn)程和線程實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪斫鈛nix/Linux下進(jìn)程和線程的創(chuàng)建、并發(fā)執(zhí)行過程。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1 .進(jìn)程的創(chuàng)建2 .多線程應(yīng)用實(shí)驗(yàn)步驟及分析：一、進(jìn)程的創(chuàng)建下面這個(gè)C程序展示了 UNIX系統(tǒng)中父進(jìn)程創(chuàng)建子進(jìn)程及各自分開活動(dòng)的情 況。fork()創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程。系統(tǒng)調(diào)用格式：pid=fork()參數(shù)定義：int fork()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>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)程唯一標(biāo)識(shí)符)。-1 :創(chuàng)建失敗。如果fork()調(diào)

2、用成功，它向父進(jìn)程返回子進(jìn)程的PID,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 (child 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(jí)上下文。父進(jìn)程與子進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行。2、參考程序代碼/*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、編譯和運(yùn)行$gcc process.c - o processs4、運(yùn)行$./process編輯如圖所小:文件®編輯®終撇D轉(zhuǎn)到(£)幫助®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運(yùn)行如圖所示: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:沒有那個(gè)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)系統(tǒng)是怎樣創(chuàng)建進(jìn)程的？1,申請(qǐng)空白PCB(進(jìn)程控制塊)；2,為新進(jìn)程分派資源；3,初始化PCB 4,將新進(jìn)程插入就緒隊(duì)列；(2)擴(kuò)展程序，在父進(jìn)程中輸出1到5,在子進(jìn)程中輸出6-10,要求父子進(jìn)程并發(fā)輸出；記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并給出簡(jiǎn)單分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖: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、多線程應(yīng)用編寫unix/Linux 下的多線程程序，需要使用頭文件pthread.h ,連接時(shí)需要使用庫lib

8、pthread.a 。下面是一個(gè)最簡(jiǎn)單的多線程程序 examplel.c。下面的示例中，要使用到兩個(gè)函數(shù)， pthread_create 和pthread_join ,并 聲明了一個(gè)pthread_t型的變量。函數(shù)pthread_create用來創(chuàng)建一個(gè)線程，它的原型為：extern int pthread_create_P (pthread_t * thread,_constpthread_attr_t*_attr,void*(*_start_routine)(void *), void *_arg);專業(yè).專注.word可編輯.第一個(gè)參數(shù)為指向線程標(biāo)識(shí)符的指針，第二個(gè)參數(shù)用來設(shè)置線程屬性，

9、第三 個(gè)參數(shù)是線程運(yùn)行函數(shù)的起始地址，最后一個(gè)參數(shù)是運(yùn)行函數(shù)的參數(shù)。這里，我 們的函數(shù)thread不需要參數(shù)，所以最后一個(gè)參數(shù)設(shè)為空指針。第二個(gè)參數(shù)我們 也設(shè)為空指針，這樣將生成默認(rèn)屬性的線程。當(dāng)創(chuàng)建線程成功時(shí)，函數(shù)返回0,若不為0則說明創(chuàng)建線程失敗，常見的錯(cuò)誤返回代碼為EAGAINT口 EINVAL前者表示系統(tǒng)限制創(chuàng)建新的線程，例如線程數(shù)目過多了；后者表示第二個(gè)參數(shù)代表的 線程屬性值非法。創(chuàng)建線程成功后，新創(chuàng)建的線程則運(yùn)行參數(shù)三和參數(shù)四確定的 函數(shù)，原來的線程則繼續(xù)運(yùn)行下一行代碼。函數(shù)pthread_join 用來等待一個(gè)線程的結(jié)束。函數(shù)原型為：extern int pthread_join

10、 _P (pthread_t_th,void* thread return);第一個(gè)參數(shù)為被等待的線程標(biāo)識(shí)符，第二個(gè)參數(shù)為一個(gè)用戶定義的指針，它可以用來存儲(chǔ)被等待線程的返回值。 這個(gè)函數(shù)是一個(gè)線程阻塞的函數(shù)，調(diào)用它的 函數(shù)將一直等待到被等待的線程結(jié)束為止， 當(dāng)函數(shù)返回時(shí)，被等待線程的資源被 收回。一個(gè)線程的結(jié)束有兩種途徑，一種是象我們上面的例子一樣，函數(shù)結(jié)束了， 調(diào)用它的線程也就結(jié)束了；另一種方式是通過函數(shù)pthread_exit來實(shí)現(xiàn)。它的函數(shù)原型為：extern void pthread_exit_P (void*_retval)_attribute_(noreturn_);唯一的參數(shù)是函

11、數(shù)的返回代碼，只要pthread_join 中的第二個(gè)參數(shù)thread_return 不是 NUL這個(gè)值將被傳遞給 thread_return 。.專業(yè).專注.word可編輯.2、參考程序代碼/* 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、編譯和運(yùn)行編譯此程序：gcc example1.c -lpthread -o example1-lpthread:使用線程庫運(yùn)行example1 ,得到如下結(jié)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.再次運(yùn)行，可能得到如下結(jié)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.編輯過程如圖所示:專業(yè).專注執(zhí)行如圖所示: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 與 the its in proce s s . is i s the ns in process.實(shí)驗(yàn)總結(jié)：在實(shí)驗(yàn)中很多粗心造成的問題，比如指令輸錯(cuò)字母，代碼寫錯(cuò)字 母，沒有注意是否需要空格等。通過課堂的理論知識(shí)學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)課的上機(jī)實(shí)驗(yàn)， 讓我更能理解操作系統(tǒng)

17、的知識(shí)。4、思考(1)程序運(yùn)行后，進(jìn)程thread中有幾個(gè)線程存在？3個(gè)(2)為什么前后兩次運(yùn)行結(jié)果不一樣？單核的cpu在處理多線程時(shí)每次只能執(zhí)行一跳指令，也就是說無論你的程序有多少個(gè)線程，每一時(shí)刻執(zhí)行的也只是一個(gè)線程里的代碼， cpu會(huì)輪流給每個(gè)線程 分配時(shí)間片，時(shí)間片分配到哪個(gè)線程頭上，哪個(gè)線程里的代碼就執(zhí)行。但是多核 cpu就不一樣了，他可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè)線程里的代碼， 這才是真正的“多線程”。 所以你那段程序，在單核的電腦上跑應(yīng)該是沒有問題的， 但是在多核cpu的電腦 上出現(xiàn)的結(jié)果就會(huì)有很大的隨機(jī)性。5、程序的擴(kuò)展試在本程序中再添加一個(gè)或多個(gè)其他線程，觀測(cè)運(yùn)行結(jié)果，充分理解多線程的含義。多添加一個(gè)線程，將會(huì)多一行This is a pthread. 和This is the mainprocess.結(jié)果如圖所示：xubingsheng'locu Llws t xubingsheng$ v i tliread .cxubinghengloca Ihos t xubi