操作系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、操作系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué) 院： 信息與電子工程學(xué)院 專 業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí)： 計(jì)算機(jī) 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 浙江科技學(xué)院2010-2011學(xué)年 第2學(xué)期實(shí)驗(yàn)1 進(jìn)程管理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 弄清進(jìn)程和程序的區(qū)別，加深對(duì)進(jìn)程概念的理解。2. 了解并發(fā)進(jìn)程的執(zhí)行過(guò)程，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)并發(fā)執(zhí)行的實(shí)質(zhì)。3. 掌握解決進(jìn)程互斥使用資源的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 管道通信使用系統(tǒng)調(diào)用pipe( )建立一個(gè)管道，然后使用系統(tǒng)調(diào)用fork( )創(chuàng)建2個(gè)子進(jìn)程p1和p2。這2個(gè)子進(jìn)程分別向管道中寫入字符串：“Child process p1 is sending message！”和“Child process p2

2、 is sending message！”，而父進(jìn)程則從管道中讀出來(lái)自兩個(gè)子進(jìn)程的信息，并顯示在屏幕上。2. 軟中斷通信使用系統(tǒng)調(diào)用fork( )創(chuàng)建2個(gè)子進(jìn)程p1和p2，在父進(jìn)程中使用系統(tǒng)調(diào)用signal( )捕捉來(lái)自鍵盤上的軟中斷信號(hào)SIGINT(即按Ctrl-C)，當(dāng)捕捉到軟中斷信號(hào)SIGINT后，父進(jìn)程使用系統(tǒng)調(diào)用kill( )分別向2個(gè)子進(jìn)程發(fā)出軟中斷信號(hào)SIGUSR1和SIGUSR2，子進(jìn)程捕捉到信號(hào)后分別輸出信息“Child process p1 is killed by parent！”和“Child process p2 is killed by parent！”后終止。而父

3、進(jìn)程等待2個(gè)子進(jìn)程終止后，輸出信息“Parent process is killed！”后終止。三、實(shí)驗(yàn)要求1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編寫C程序。2. 上機(jī)調(diào)試程序。3. 記錄并分析程序運(yùn)行結(jié)果。四、程序說(shuō)明和程序流程圖1. 管道通信即發(fā)送進(jìn)程以字符流形式將大量數(shù)據(jù)送入管道，接收進(jìn)程可從管道接收數(shù)據(jù)，二者利用管道進(jìn)行通信。無(wú)論是SQL Server用戶，還是PB用戶，作為C/S結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)環(huán)境，他們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)現(xiàn)上，都有一種共同的方法命名管道。由于當(dāng)前操作系統(tǒng)的不惟一性，各個(gè)系統(tǒng)都有其獨(dú)自的通信協(xié)議，導(dǎo)致了不同系統(tǒng)間通信的困難。盡管TCP/IP協(xié)議目前已發(fā)展成為Internet的標(biāo)準(zhǔn)，但仍不能保證C/S

4、應(yīng)用程序的順利進(jìn)行。命名管道作為一種通信方法，有其獨(dú)特的優(yōu)越性，這主要表現(xiàn)在它不完全依賴于某一種協(xié)議，而是適用于任何協(xié)議只要能夠?qū)崿F(xiàn)通信。2. 五、程序代碼1. #include void main( ) int i, r, p1, p2, fd2; char buf50, s50; pipe(fd); /* 父進(jìn)程建立管道 */ while (p1=fork()=-1); /* 創(chuàng)建子進(jìn)程P1，失敗時(shí)循環(huán) */ if (p1=0) /* 由子進(jìn)程P1返回，執(zhí)行子進(jìn)程P1 */ lockf(fd1, 1, 0); /* 加鎖鎖定寫入端 */ sprintf(buf, Child process

5、 P1 is sending messages! n); printf(Child process P1! n); write(fd1, buf, 50); /* 把buf中的50個(gè)字符寫入管道 */ sleep(5); /* 睡眠5秒 */ lockf(fd1, 0, 0); /* 釋放管道寫入端 */ exit(0); /* 關(guān)閉P1*/ else /* 從父進(jìn)程返回，執(zhí)行父進(jìn)程 */ while (p2=fork()=-1); /* 創(chuàng)建子進(jìn)程P2，失敗時(shí)循環(huán) */ if (p2=0) /* 從子進(jìn)程P2返回，執(zhí)行子進(jìn)程P2 */ lockf(fd1, 1, 0); /* 鎖定寫入端 *

6、/ sprintf(buf, Child process P2 is sending messages! n); printf(Child process P2! n); write(fd1, buf, 50); /* 把buf中的字符寫入管道 */ sleep(5); /* 睡眠5秒 */ lockf(fd1, 0, 0); /* 釋放管道寫入端 */ exit(0); /* 關(guān)閉P2*/ wait(0); if (r=read(fd0, s, 50)= -1) printf(cannot read pipe! n); else printf(%s, s); wait(0); if (r=r

7、ead(fd0, s, 50)= -1) printf(cannot read pipe! n); else printf(%s, s); exit(0); 2. #include#include#includeint p1,p2;void main() void ppdo(); void p1do(); void p2do(); signal(SIGINT,ppdo); p1=fork(); if(p1=0) signal(SIGUSR1,p1do); for(;); else p2=fork(); if(p2=0) signal(SIGUSR2,p2do); for(;); wait(0)

8、; wait(0); printf(nParent process is killed!n); exit(0);void ppdo() kill(p1,SIGUSR1); kill(p2,SIGUSR2);void p1do() printf(nChild process p1 is killed by parent!n); exit(0);void p2do() printf(nChild process p2 is killed by parent!n); exit(0);六、程序運(yùn)行結(jié)果及分析1. 2.程序相對(duì)比較簡(jiǎn)單，運(yùn)行的時(shí)候基本沒(méi)有錯(cuò)誤。但編寫程序是還需小心認(rèn)真。實(shí)驗(yàn)2 進(jìn)程通信一

9、、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解進(jìn)程間通信IPC的三種方式：消息隊(duì)列、共享內(nèi)存和信號(hào)量。2. 掌握使用消息隊(duì)列進(jìn)行進(jìn)程間通信的有關(guān)系統(tǒng)調(diào)用和編程方法。3. 掌握使用共享內(nèi)存進(jìn)行進(jìn)程間通信的有關(guān)系統(tǒng)調(diào)用和編程方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 消息隊(duì)列使用系統(tǒng)調(diào)用msgget( )、msgsnd( )、msgrcv( )和msgctl( )，用消息隊(duì)列機(jī)制實(shí)現(xiàn)客戶進(jìn)程和服務(wù)器進(jìn)程間的通信?？蛻暨M(jìn)程首先建立一個(gè)描述符為msgqid的消息隊(duì)列，接著向服務(wù)器進(jìn)程發(fā)送一個(gè)消息正文為自己的進(jìn)程標(biāo)識(shí)pid且類型為1的消息，然后接收來(lái)自服務(wù)器進(jìn)程的消息，并在屏幕上顯示：“Client receives a message from

10、xxxx！”，其中“xxxx”為服務(wù)器進(jìn)程的進(jìn)程標(biāo)識(shí)。服務(wù)器進(jìn)程首先捕捉軟中斷信號(hào)(除不能捕捉的SIGKILL)，若捕捉到時(shí)則調(diào)用函數(shù)cleanup( )刪除消息隊(duì)列，終止服務(wù)器進(jìn)程。否則重復(fù)下列操作：接收所有類型為1的消息，并在屏幕上顯示：“Server receives a message from xxxx！”，其中“xxxx”為客戶進(jìn)程的進(jìn)程標(biāo)識(shí)；然后服務(wù)器進(jìn)程將客戶進(jìn)程的進(jìn)程標(biāo)識(shí)作為返回消息的類型，而將自己的進(jìn)程標(biāo)識(shí)作為消息正文發(fā)送給客戶進(jìn)程。2. 共享內(nèi)存使用系統(tǒng)調(diào)用shmget( )、shmat( )和shmctl( )，用共享內(nèi)存機(jī)制實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信。其中一個(gè)進(jìn)程向共享內(nèi)存中寫

11、入數(shù)據(jù)，另一個(gè)進(jìn)程從共享內(nèi)存中讀出數(shù)據(jù)并顯示在屏幕上。三、實(shí)驗(yàn)要求1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編寫C程序。2. 上機(jī)調(diào)試程序。3. 記錄并分析程序運(yùn)行結(jié)果。四、程序說(shuō)明和程序流程圖1. 消息隊(duì)列“消息”是在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)間傳送的數(shù)據(jù)單位。消息可以非常簡(jiǎn)單，例如只包含文本字符串；也可以更復(fù)雜，可能包含嵌入對(duì)象。 消息被發(fā)送到隊(duì)列中?！跋㈥?duì)列”是在消息的傳輸過(guò)程中保存消息的容器。消息隊(duì)列管理器在將消息從它的源中繼到它的目標(biāo)時(shí)充當(dāng)中間人。隊(duì)列的主要目的是提供路由并保證消息的傳遞；如果發(fā)送消息時(shí)接收者不可用，消息隊(duì)列會(huì)保留消息，直到可以成功地傳遞它。2. 共享內(nèi)存共享內(nèi)存指在多處理器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，可以被不同中央

12、處理器（CPU）訪問(wèn)的大容量?jī)?nèi)存。由于多個(gè)CPU需要快速訪問(wèn)存儲(chǔ)器，這樣就要對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行緩存（Cache）。任何一個(gè)緩存的數(shù)據(jù)被更新后，由于其他處理器也可能要存取，共享內(nèi)存就需要立即更新，否則不同的處理器可能用到不同的數(shù)據(jù)。共享內(nèi)存 (shared memory)是 Unix下的多進(jìn)程之間的通信方法 ,這種方法通常用于一個(gè)程序的多進(jìn)程間通信，實(shí)際上多個(gè)程序間也可以通過(guò)共享內(nèi)存來(lái)傳遞信息。五、程序代碼1. #include #include #include #define MSGKEY 75struct msgform long mtype; char mtext256;main() stru

13、ct msgform msg; int msgqid,pid,*pint; /* 文件主 同組用戶 其他用戶 rwxrwxrwx */ msgqid=msgget(MSGKEY,0777); /* rw-rw-rw- */pid=getpid(); pint=(int*)msg.mtext; *pint=pid; msg.mtype=1; msgsnd(msgqid,&msg,sizeof(int),0); msgrcv(msgqid,&msg,256,pid,0); printf(client: receive from pid %dn,*pint);#include #include #i

14、nclude #define MSGKEY 75struct msgform long mtype; char mtext256;msg;int msgqid;main() int i,pid,*pint; extern cleanup(); for (i=0;i20;i+) signal(i,cleanup); msgqid=msgget(MSGKEY, 0777|IPC_CREAT); for (;) msgrcv(msgqid,&msg,256,1,0); pint=(int*)msg.mtext; pid=*pint; printf(server: receive frompid %d

15、n,pid); msg.mtype=pid; *pint=getpid(); msgsnd(msgqid,&msg,sizeof(int),0);cleanup() msgctl(msgqid,IPC_RMID,0); exit();2. #include #include #include #define SHMKEY 75#define K 1024int shmid;main() int i, *pint; char *addr; extern clearup(); for (i=1; i20; i+) signal(i, clearup); shmid=shmget(SHMKEY, 16*K, 0777|IPC_CREAT); addr=shmat(shmid, 0, 0); printf( addr 0x%xn, addr); pint=(int*)addr; for (i=0; i256; i+) *pint+=i; pint=(int*)addr; *pint=256; pause();clearup() shmctl(shmid, IPC_RMID, 0); exit(0);#include #include #include #define SH