完整word版北邮大三操作系统进程管理实验报告Word格式文档下载.docx
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pid1=fork（）；
if（pid1<
0）{
fprintf（stderr，”childprocess1failed”）;
exit（-1）；
｝elseif（pid1==0）｛printf（"
b\n”）;
}else｛pid2=fork（）;
if（pid2<
0）{fprintf（stderr,"
childprocess1failed"
）;
exit（—1）;
｝elseif（pid2==0）{printf（”c\n”）;
}
else｛printf（"
a\n”）；
sleep
（2）；
exit（0）;
}｝
return0；
｝
结果如下：
分析原因：
pid=fork（）;
操作系统创建一个新的进程（子进程），并且在进程表中相应为它建立一个新的表项。
新进程和原有进程的可执行程序是同一个程序；
上下文和数据，绝大部分就是原进程（父进程）的拷贝，但它们是两个相互独立的进程！
因此，这三个进程哪个先执行，哪个后执行,完全取决于操作系统的调度,没有固定的顺序。
（2）进程的控制
修改已经编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，再观察程序执行时屏幕上出现的现象，并分析原因.
将父进程的输出改为fatherprocesscompleted
输出b的子进程改为输出childprocess1completed
输出c的子进程改为输出childprocess2completed
运行的结果如下：
理由同
（1）
如果在程序中使用系统调用lockf（）来给每一个进程加锁，可以实现进程之间的互斥，观察并分析出现的现象.
加锁之后的代码:
＃include<
sys/types.h>
#include<
stdio。
＃include〈unistd.h>
#include<
fcntl.h〉＃include〈errno。
intmain（intargc，char＊argv［］）{pid_tpid1,pid2；
pid1=fork（）;
if（pid1<
0）｛fprintf（stderr，”childprocess1failed"
）；
exit（-1）;
elseif（pid1==0）{lockf（1，1,0）;
printf（"
childprocess1completed\n”）；
｝
else{pid2=fork（）;
if（pid2〈0）{fprintf（stderr,”childprocess1failed”）;
｝elseif（pid2==0）{lockf（1,1,0）;
printf（"
childprocess2completed\n"
}else｛lockf（1,1，0）;
printf（“fatherprocessiscompleted\n”）;
sleep
（2）;
exit（0）；
return0;
所谓进程互斥，是指两个或两个以上的进程,不能同时进入关于同一组共享变量的临界区域，否则可能发生与时间有关的错误,这种现象被称作进程互斥.lockf（）函数是将文件区域用作信号量（监视锁），或控制对锁定进程的访问（强制模式记录锁定）.试图访问已锁定资源的其他进程将返回错误或进入休态，直到资源解除锁定为止.而上面三个进程，不存在要同时进入同一组共享变量的临界区域的现象，因此输出和原来相同。
（3）
a）编写一段程序,使其实现进程的软中断通信。
要求：
使用系统调用fork（）创建两个子进程，再用系统调用signal（）让父进程捕捉键盘上来的中断信号（即按DEL键）;
当捕捉到中断信号后，父进程用系统调用Kill（）向两个子进程发出信号，子进程捕捉到信号后分别输出下列信息后终止:
ChildProcess1iskilledbyParent！
ChildProcess2iskilledbyParent！
父进程等待两个子进程终止后，输出如下的信息后终止：
ParentProcessiskilled!
代码如下:
sys/types.h〉#include〈stdio.h>
#include〈unistd.h〉＃include〈fcntl.h>
＃include〈errno。
h〉＃include〈signal。
intwf；
voidwaiting（）{while（wf!
=0）；
｝voidstop（）｛wf=0；
｝intmain（intargc,char＊argv［］）
｛
pid_tpid1,pid2;
fprintf（stderr，"
childprocess1failed”）；
exit（-1）；
elseif（pid1==0）{wf=1；
signal（16,stop）；
//捕捉到父进程传来的16信号,继续往下执行
waiting（）;
//不往下执行
lockf（1,1，0）;
\n”）；
lockf（1,0,0）;
exit（0）;
}
else{
pid2=fork（）；
if（pid2〈0）{
fprintf（stderr,"
exit（—1）；
elseif（pid2==0）{
wf=1;
signal（17,stop）;
//捕捉到父进程传来的17信号，继续往下执行
lockf（1,1,0）；
printf（”ChildProcess2iskilledbyParent!
\n”）;
lockf（1,0，0）；
wf=1；
//wf为1时，不往下执行，直到捕捉到键盘上传来的信号
signal（SIGINT，stop）;
//捕捉到键盘传来的信号,执行stop函数
waiting（）；
kill（pid1，16）;
//向子进程p1发软中断信号16
kill（pid2，17）;
//向子进程p2发软中断信号17
wait（0）;
printf（”ParentProcessiskilled！
}
按下ctrl+c后，运行结果如下：
软中断一般是指由指令int引起的“伪”中断动作—-给CPU制造一个中断的假象;
而硬中断则是实实在在由8259的连线触发的中断。
kill函数的原型如下：
int
kill（pid，sig），pid是一个或一组进程的标识符,参数sig是要发送的软中断信号。
signal函数的原型如下：
signal（sig,function），它以软中断信号的序号作为参数调用函数，也就是说，收到软中断信号sig后,调用函数function.当子进程1收到软中断信号16时，调用函数stop（）解除“waiting”,继续往下执行;
等它打印完了childprocess1iskilledbyparent，就退出;
对于子进程2来说也是如此。
而父进程在此阶段一直处于“waiting"
状态（执行wait（0）），直到两个子进程都退出了,父进程才会退出。
由于ctrl+c信号会并发传到每个进程中,进程受到该信号会立刻终止。
当子进程收到ctrl+c信号时,就终止了，根本不会等父进程传来的软中断信号，因此也就不会打印出childprocess1iskilled和childprocess2iskilled。
b）在上面的程序中增加语句signal（SIGINT，SIG—IGN）和signal（SIGQUIT,SIG-IGN），观察执行结果，并分析原因。
signal（SIGINT,SIG—IGN）和signal（SIGQUIT,SIG—IGN）的作用是屏蔽从键盘上传来的中断信号，因此子进程可以接收到父进程传来的软中断信号，进而将那两句话打印出来
（4）进程的管道通信
编制一段程序，实现进程的管道通信.
使用系统调用pipe（）建立一条管道线；
两个子进程P1和P2分别向管道各写一句话：
Child1issendingamessage!
Child2issendingamessage!
而父进程则从管道中读出来自于两个子进程的信息,显示在屏幕上。
要求父进程先接收子进程P1发来的消息，然后再接收子进程P2发来的消息.
源代码如下:
＃include〈sys/types.h>
＃include〈unistd。
h〉＃include<
fcntl.h〉#include〈errno。
intmain（intargc，char*argv［]）{pid_tpid1,pid2；
intfd［2];
charparbuf[50］,childbuf［50］;
pipe（fd）；
//建立管道
pid1=fork（）;
if（pid1〈0）{fprintf（stderr，"
childprocess2failed”）;
｝elseif（pid1==0）｛lockf（fd［1］,1，0）;
sprintf（childbuf,"
write（fd[1］,childbuf,50）；
//向管道中写东西
sleep（5）;
lockf（fd［1］，0,0）；
｝else｛pid2=fork（）；
if（pid2〈0）{fprintf（stderr，"
childprocess1failed”）;
exit（-1）;
｝elseif（pid2==0）{lockf（fd［1］，1,0）;
sprintf（childbuf,”Child1issendingamessage!
\n"
write（fd［1],childbuf，50）；
sleep（5）；
lockf（fd[1］，0,0）；
exit（0）；
}else{wait（0）；
//等待某个子进程结束
read（fd[0]，parbuf，50）;
//从管道中读东西
printf（”%s"
parbuf）；
//等待某个子进程结束read（fd[0］,parbuf，50）；
//从管道中读东西printf（”%s”,parbuf）；
｝}
运行结果如下：
值得注意的是，pipe（fd）;
这两句的位置不能调换,否则会出现下面结果:
也就是说，只有子进程1向通过管道向父进程发送信息,且程序一直不退出。
用strace命令追查,可发现
如果先fork，那么在fork之后就是两个独立的进程，在两个独立进程中分别调用pipe得到的是两个独立的fd数组，向子进程的fd[1］写入,从父进程的fd［0]读取，父进程会堵在read上，因为根本就没有进程在写父进程的fd［1］。
4．思考
（1）系统是怎样创建流程的?
系统通过调用fork函数创建进程，当一个进程调用了fork以后，系统会创建一个子进程。
这个子进程和父进程不同的地方只有他的进程ID和父进程ID，其他的都是一样。
就象符进程克隆（clone）自己一样.而此时子进程也与父进程分道扬镳，各自执行自己的操作。
至于先执行子进程，还是先执行父进程，取决去内核的调度算法。
一旦子进程被创建，父子进程相互竞争系统的资源.有时候我们希望子进程继续执行,而父进程阻塞直到子进程完成任务.这个时候我们可以调用wait或者waitpid系统调用.
（2）可执行文件加载时进行了哪些处理？
注册一个可执行文件的加载模块（包含信息：
链表list，所属的module，加载可执行文件,加载共享库），然后遍历链表，依次按module加载这个可执行文件
（3）当首次调用新创建进程时，其入口在哪里？
在进程队列的ready状态下，由离自己最近的父进程执行调度，即入口在最近的父进程处。
（4）进程通信有什么特点？
（针对管道通信）
只支持单向数据流；
只能用于具有亲缘关系的进程之间；
没有名字;
管道的缓冲区是有限的（管道制存在于内存中，在管道创建时,为缓冲区分配一个页面大小）；
管道所传送的是无格式字节流，这就要求管道的读出方和写入方必须事先约定好数据的格式，比如多少字节算作一个消息（或命令、或记录）等等；
总结
通过这次实验,让我对操作系统进程这一章的内容有了更深入的理解.此次实验有四部分组成。
第一部分的重点是进程创建。
在linx操作系统中，进程的创建需要调用fork函数。
此函数调用一次，返回两次。
第二部分的重点进程互斥。
所谓的进程互斥，是指两个或两个以上的进程，不能同时进入关于同一组共享变量的临界区域。
通过编程,能更加理解这个概念.进程互斥通过lockf（）来实现。
第三部分的重点是通过kill（）函数和signal（）函数深入理解进程的之间的软中断。
前者是发送软中断信号，后者是接收软中断信号。
第四部分的重点是通过pipe（）函数理解进程之间的管道通信。
此次实验，还让我学到了一些调试方法。
其中一个就是strace,即追查程序中的函数调用。
在管道通信中，fork（）和pipe（）这个函数的顺序不能随意调换。
调换了之后引起的问题（程序一直不退出）可以用strace命令来追查，发现是父进程block在read（）上面，即父进程不知道从哪里读取信息。
进而再通过查阅资料可知，是fork（）和pipe（）函数的顺序问题。
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