操作系統(tǒng)實驗

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 實驗一：信號機制實驗?zāi)康?、了解什么是信號2、熟悉LINUX系統(tǒng)中進程之間軟中斷通信的基本原理實驗內(nèi)容1、編寫程序：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c鍵）；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 process1 is killed by parent!Child process2 is killed by parent!父進程等待兩個子進程終止后，輸出如下的信息后終止：Parent process is killed

2、!2、分析利用軟中斷通信實現(xiàn)進程同步的機理實驗指導(dǎo)一、信號1、信號的基本概念每個信號都對應(yīng)一個正整數(shù)常量(稱為signal number,即信號編號。定義在系統(tǒng)頭文件<signal.h>中)，代表同一用戶的諸進程之間傳送事先約定的信息的類型，用于通知某進程發(fā)生了某異常事件。每個進程在運行時，都要通過信號機制來檢查是否有信號到達。若有，便中斷正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)向與該信號相對應(yīng)的處理程序，以完成對該事件的處理；處理結(jié)束后再返回到原來的斷點繼續(xù)執(zhí)行。實質(zhì)上，信號機制是對中斷機制的一種模擬，故在早期的UNIX版本中又把它稱為軟中斷。信號與中斷的相似點：（1）采用了相同的異步通信方式；（2）

3、當檢測出有信號或中斷請求時，都暫停正在執(zhí)行的程序而轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序；（3）都在處理完畢后返回到原來的斷點；（4）對信號或中斷都可進行屏蔽。信號與中斷的區(qū)別：（1）中斷有優(yōu)先級，而信號沒有優(yōu)先級，所有的信號都是平等的；（2）信號處理程序是在用戶態(tài)下運行的，而中斷處理程序是在核心態(tài)下運行；（3）中斷響應(yīng)是及時的，而信號響應(yīng)通常都有較大的時間延遲。信號機制具有以下三方面的功能：（1）發(fā)送信號。發(fā)送信號的程序用系統(tǒng)調(diào)用kill( )實現(xiàn)；（2）預(yù)置對信號的處理方式。接收信號的程序用signal( )來實現(xiàn)對處理方式的預(yù)置；（3）收受信號的進程按事先的規(guī)定完成對相應(yīng)事件的處理。2、信號的發(fā)送信號的

4、發(fā)送，是指由發(fā)送進程把信號送到指定進程的信號域的某一位上。如果目標進程正在一個可被中斷的優(yōu)先級上睡眠，核心便將它喚醒，發(fā)送進程就此結(jié)束。一個進程可能在其信號域中有多個位被置位，代表有多種類型的信號到達，但對于一類信號，進程卻只能記住其中的某一個。進程用kill( )向一個進程或一組進程發(fā)送一個信號。3、對信號的處理當一個進程要進入或退出一個低優(yōu)先級睡眠狀態(tài)時，或一個進程即將從核心態(tài)返回用戶態(tài)時，核心都要檢查該進程是否已收到軟中斷。當進程處于核心態(tài)時，即使收到軟中斷也不予理睬；只有當它返回到用戶態(tài)后，才處理軟中斷信號。對軟中斷信號的處理分三種情況進行：（1）如果進程收到的軟中斷是一個已決定要忽略

5、的信號（function=1），進程不做任何處理便立即返回；（2）進程收到軟中斷后便退出（function=0）；（3）執(zhí)行用戶設(shè)置的軟中斷處理程序。二、所涉及的中斷調(diào)用1、kill( )系統(tǒng)調(diào)用格式int kill(pid,sig)參數(shù)定義int pid,sig;其中，pid是一個或一組進程的標識符，參數(shù)sig是要發(fā)送的軟中斷信號。（1）pid>0時，核心將信號發(fā)送給進程pid。（2）pid=0時，核心將信號發(fā)送給與發(fā)送進程同組的所有進程。（3）pid=-1時，核心將信號發(fā)送給所有用戶標識符真正等于發(fā)送進程的有效用戶標識號的進程。2、signal( )預(yù)置對信號的處理方式，允許調(diào)用進程

6、控制軟中斷信號。系統(tǒng)調(diào)用格式signal(sig,function)頭文件為 #include <signal.h>參數(shù)定義signal(sig,function)int sig;void (*func) ( )其中sig用于指定信號的類型，sig為0則表示沒有收到任何信號，余者如下表：值名 字說 明01SIGHUP掛起（hangup）02SIGINT中斷，當用戶從鍵盤按c鍵或break鍵時03SIGQUIT退出，當用戶從鍵盤按quit鍵時04SIGILL非法指令05SIGTRAP跟蹤陷阱（trace trap），啟動進程，跟蹤代碼的執(zhí)行06SIGIOTIOT指令07SIGEMTE

7、MT指令08SIGFPE浮點運算溢出09SIGKILL殺死、終止進程 10SIGBUS總線錯誤11SIGSEGV段違例（segmentation violation），進程試圖去訪問其虛地址空間以外的位置12SIGSYS系統(tǒng)調(diào)用中參數(shù)錯，如系統(tǒng)調(diào)用號非法13SIGPIPE向某個非讀管道中寫入數(shù)據(jù)14SIGALRM鬧鐘。當某進程希望在某時間后接收信號時發(fā)此信號15SIGTERM軟件終止（software termination）16SIGUSR1用戶自定義信號117SIGUSR2用戶自定義信號218SIGCLD某個子進程死19SIGPWR電源故障 function：在該進程中的一個函數(shù)地址，在核

8、心返回用戶態(tài)時，它以軟中斷信號的序號作為參數(shù)調(diào)用該函數(shù)，對除了信號SIGKILL，SIGTRAP和SIGPWR以外的信號，核心自動地重新設(shè)置軟中斷信號處理程序的值為SIG_DFL，一個進程不能捕獲SIGKILL信號。function 的解釋如下：（1）function=1時，進程對sig類信號不予理睬，亦即屏蔽了該類信號；（2）function=0時，缺省值，進程在收到sig信號后應(yīng)終止自己；（3）function為非0，非1類整數(shù)時，function的值即作為信號處理程序的指針。三、參考程序#include <stdio.h>#include <signal.h>#i

9、nclude <unistd.h>void waiting( ),stop( );int wait_mark;main( )int p1,p2,stdout;while(p1=fork( )=-1); /*創(chuàng)建子進程p1*/if (p1>0) while(p2=fork( )=-1); /*創(chuàng)建子進程p2*/if(p2>0) wait_mark=1;signal(SIGINT,stop); /*接收到c信號，轉(zhuǎn)stop*/waiting( );kill(p1,16); /*向p1發(fā)軟中斷信號16*/kill(p2,17); /*向p2發(fā)軟中斷信號17*/wait(0);

10、 /*同步*/wait(0);printf("Parent process is killed!n");exit(0); else wait_mark=1;signal(17,stop); /*接收到軟中斷信號17，轉(zhuǎn)stop*/waiting( );lockf(stdout,1,0);printf("Child process 2 is killed by parent!n");lockf(stdout,0,0);exit(0);elsewait_mark=1;signal(16,stop); /*接收到軟中斷信號16，轉(zhuǎn)stop*/waiting(

11、);lockf(stdout,1,0);printf("Child process 1 is killed by parent!n");lockf(stdout,0,0);exit(0); void waiting( ) while(wait_mark!=0);void stop( )wait_mark=0;四、運行結(jié)果屏幕上無反應(yīng)，按下C后，顯示 Parent process is killed!五、分析原因上述程序中，signal( )都放在一段程序的前面部位，而不是在其他接收信號處。這是因為signal( )的執(zhí)行只是為進程指定信號值16或17的作用，以及分配相應(yīng)的與

12、stop( )過程鏈接的指針。因而，signal( )函數(shù)必須在程序前面部分執(zhí)行。本方法通信效率低，當通信數(shù)據(jù)量較大時一般不用此法。六、思考1、該程序段前面部分用了兩個wait(0)，它們起什么作用？ 答：wait(0)暫時停止目前進程的執(zhí)行，直到信號來到或子進程結(jié)束，如果在調(diào)用wait(0)時子進程已經(jīng)結(jié)束，則wait(0)會立即返回子進程結(jié)束狀態(tài)值。2、該程序段中每個進程退出時都用了語句exit(0)，為什么？答：為了進程的正常終止。在正常終止時，exit()函數(shù)返回進程結(jié)束狀態(tài)。進程終止時，則由系統(tǒng)內(nèi)核產(chǎn)生一個代表異常終止原因的終止狀態(tài)，該進程的父進程都能用wait()得到其終止狀態(tài)。在

13、子進程調(diào)用exit()后，子進程的結(jié)束狀態(tài)會返回給系統(tǒng)內(nèi)核，由系統(tǒng)內(nèi)核根據(jù)狀態(tài)字生成終止狀態(tài)，供父進程在wait()中讀取數(shù)據(jù)。若子進程結(jié)束后，父進程還沒有讀取子進程的終止狀態(tài)，則子進程就變成了“孤兒進程”，系統(tǒng)進程init會自動“收養(yǎng)”該子進程，成為孩子進程的父進程，即父進程標識號變成1，當子進程結(jié)束時，init會自動調(diào)用wait()讀取子進程的遺留數(shù)據(jù)，從而避免在系統(tǒng)中留下大量的垃圾。exit(0)函數(shù)在執(zhí)行退出之前加上了若干道工序，exit(0)函數(shù)調(diào)用exit系統(tǒng)調(diào)用之前要檢查文件的打開情況，把文件緩沖區(qū)的內(nèi)容寫回文件。3、為何預(yù)期的結(jié)果并未顯示出？答：signal( )都放在一段程序的前面部位，而不是在其他接收信號處。這是因為signal( )的執(zhí)行只是為進程指定信號值16或17的作用，以及分配相應(yīng)的與stop( )過程鏈接的指針，由于忽略了中斷與退出信號，程序會一直保持阻塞狀態(tài)無法退出。4、程序該如何修改才能得到正確結(jié)果？ 答：在子進程前加上signal(SIGING ，SIG_IGN)和signal(SIGQUIT，SIG_IGN)，這里，signal(SIGING ，SIG_IGN)和signal