实验二进程管理.docx
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实验二进程管理
实验二--进程管理
实验二进程管理
（一）实验目的或实验原理
1．加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。
2．进一步认识并发执行的实质。
3．分析进程竞争资源现象，学习解决进程互斥的方法。
4．了解Linux系统中进程通信的基本原理。
（二）实验内容
1．进程的创建。
2．进程的控制。
3．①编写一段程序，使其现实进程的软中断通信。
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：
ChildProcessllisKilledbyParent!
ChildProcessl2isKilledbyParent!
父进程等待两个子进程终止后，输出如下的信息后终止
ParentProcessisKilled!
②在上面的程序中增加语句signal（SIGNAL,SIG-IGN）和signal（SIGQUIT,SIG-IGN）,观察执行结果，并分析原因。
4．进程的管道通信。
编制一段程序，实现进程的管理通信。
使用系统调用pipe（）建立一条管道线；两个子进程P1和P2分别向管道中写一句话：
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。
实验2指导
[实验内容]
1．进程的创建
〈任务〉
编写一段程序，使用系统调用fork（）创建两个子进程。
当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。
让每一个进程在屏幕上显示一个字符；父进程显示字符“a”，子进程分别显示字符“b”和“c”。
试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。
〈程序〉
#include
main（）
{
intp1,p2;
if（p1=fork（））/*子进程创建成功*/
putchar（'b'）;
else
{
if（p2=fork（））/*子进程创建成功*/
putchar（'c'）;
elseputchar（'a'）;/*父进程执行*/
}
}
<运行结果>
bca（有时会出现abc的任意的排列）
分析：
从进程执行并发来看，输出abc的排列都是有可能的。
原因：
fork（）创建进程所需的时间虽然可能多于输出一个字符的时间，但各个进程的时间片的获得却不是一定是顺序的，所以输出abc的排列都是有可能的。
2．进程的控制
<任务>
修改已编写好的程序，将每个程序的输出由单个字符改为一句话，再观察程序执行时屏幕上出现的现象，并分析其原因。
如果在程序中使用系统调用lockf（）来给每个程序加锁，可以实现进程之间的互斥，观察并分析出现的现象。
〈程序1〉
#include
main（）
{
intp1,p2,i;
if（p1=fork（））
{
for（i=0;i<500;i++）
printf（"parent%d\n",i）;
wait（0）;/*保证在子进程终止前，父进程不会终止*/
exit（0）;
}
else
{
if（p2=fork（））
{
for（i=0;i<500;i++）
printf（"son%d\n",i）;
wait（0）;/*保证在子进程终止前，父进程不会终止*/
exit（0）;/*向父进程信号0且该进程退出*/
}
else
{
for（i=0;i<500;i++）
printf（“grandchild%d\n",i）;
exit（0）;
}
}
}
〈运行结果〉
parent….
son…
grandchild…
grandchild…
或grandchild
…son
…grandchild
…son
…parent
分析：
由于函数printf（）输出的字符串之间不会被中断，因此,每个字符串内部的字符顺序输出时不变。
但是,由于进程并发执行时的调度顺序和父子进程的抢占处理机问题，输出字符串的顺序和先后随着执行的不同而发生变化。
这与打印单字符的结果相同。
〈程序2〉
#include
#include
main（）
{
intp1,p2,i;
if（p1=fork（））
{
lockf（1,1,0）;
for（i=0;i<500;i++）
printf（"parent%d\n",i）;
lockf（1,0,0）;
wait（0）;/*保证在子进程终止前，父进程不会终止*/
exit（0）;
}
else
{
if（p2=fork（））
{
lockf（1,1,0）;
for（i=0;i<500;i++）
printf（"son%d\n",i）;
lockf（1,0,0）;
wait（0）;/*保证在子进程终止前，父进程不会终止*/
exit（0）;
}
else
{
lockf（1,1,0）;
for（i=0;i<500;i++）
printf（"daughter%d\n",i）;
lockf（1,0,0）;
exit（0）;
}
}
}
<运行结果〉
输出parent块,son块,grandchild块的顺序可能不同，但是每个块的输出过程不会被打断。
分析：
因为上述程序执行时，lockf（1,1,0）锁定标准输出设备，lockf（1,0,0）解锁标准输出设备，在lockf（1,1,0）与lockf（1,0,0）中间的for循环输出不会被中断，加锁与不加锁效果不相同。
3．软中断通信
〈任务1〉
编制一段程序，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ctrl+c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，输出以下信息后终止：
parentprocessiskilled!
<程序流程图>
〈程序〉
#include
#include
#include
voidwaiting（）,stop（）,alarming（）;
intwait_mark;
main（）
{
intp1,p2;
if（p1=fork（））/*创建子进程p1*/
{
if（p2=fork（））/*创建子进程p2*/
{
wait_mark=1;
signal（SIGINT,stop）;/*接收到^c信号，转stop*/
signal（SIGALRM,alarming）;/*接受SIGALRM*/
waiting（）;
kill（p1,16）;/*向p1发软中断信号16*/
kill（p2,17）;/*向p2发软中断信号17*/
wait（0）;/*同步*/
wait（0）;
printf（"parentprocessiskilled!
\n"）;
exit（0）;
}
else
{
wait_mark=1;
signal（17,stop）;
signal（SIGINT,SIG_IGN）;/*忽略^c信号*/
while（wait_mark!
=0）;
lockf（1,1,0）;
printf（"childprocess2iskilledbyparent!
\n"）;
lockf（1,0,0）;
exit（0）;
}
}
else
{
wait_mark=1;
signal（16,stop）;
signal（SIGINT,SIG_IGN）;/*忽略^c信号*/
while（wait_mark!
=0）
lockf（1,1,0）;
printf（"childprocess1iskilledbyparent!
\n"）;
lockf（1,0,0）;
exit（0）;
}
}
voidwaiting（）
{
sleep（5）;
if（wait_mark!
=0）
kill（getpid（）,SIGALRM）;
}
voidalarming（）
{
wait_mark=0;
}
voidstop（）
{
wait_mark=0;
}
<运行结果>
不做任何操作等待五秒钟父进程回在子进程县推出后退出，并打印退出的顺序；或者点击ctrl+C后程序退出并打印退出的顺序。
〈任务2〉
在上面的任务1中，增加语句signal（SIGINT,SIG_IGN）和语句signal（SIGQUIT,SIG_IGN），观察执行结果，并分析原因。
这里，signal（SIGINT,SIG_IGN）和signal（SIGQUIT,SIG_IGN）分别为忽略键信号以及忽略中断信号。
<程序>
#include
#include
#include
intpid1,pid2;
intEndFlag=0;
intpf1=0;
intpf2=0;
voidIntDelete（）
{
kill（pid1,16）;
kill（pid2,17）;
}
voidInt1（）
{
printf（"childprocess1iskilled!
byparent\n"）;
exit（0）;
}
voidInt2（）
{
printf（"childprocess2iskilled!
byparent\n"）;
exit（0）;
}
main（）
{
intexitpid;
if（pid1=fork（））
{
if（pid2=fork（））
{
signal（SIGINT,IntDelete）;
waitpid（-1,&exitpid,0）;
waitpid（-1,&exitpid,0）;
printf（"parentprocessiskilled\n"）;
exit（0）;
}
else
{
signal（SIGINT,SIG_IGN）;
signal（17,Int2）;
pause（）;
}
}
else
{
signal（SIGINT,SIG_IGN）;
signal（16,Int1）;
pause（）;
}
}
〈运行结果〉
请将上述程序输入计算机后，执行并观察。
3．进程的管道通信
〈任务〉
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分别向通道个写一句话：
child1processissendingmessage!
child2processissendingmessage!
而父进程则从管道中读出来自两个进程的信息，显示在屏幕上。
〈程序〉
#include
#include
#include
intpid1,pid2;
main（）
{
intfd[2];
charoutpipe[100],inpipe[100];
pipe（fd）;/*创建一个管道*/
while（（pid1=fork（））==-1）;
if（pid1==0）
{
lockf（fd[1],1,0）;
sprintf（outpipe,"child1processissendingmessage!
"）;
/*把串放入数组outpipe中*/
write（fd[1],outpipe,50）;/*向管道写长为50字节的串*/
sleep（5）;/*自我阻塞5秒*/
lockf（fd[1],0,0）;
exit（0）;
}
else
{
while（（pid2=fork（））==-1）;
if（pid2==0）
{
lockf（fd[1],1,0）;/*互斥*/
sprintf（outpipe,"child2processissendingmessage!
"）;
write（fd[1],outpipe,50）;
sleep（5）;
lockf（fd[1],0,0）;
exit（0）;
}
else
{
wait（0）;/*同步*/
read（fd[0],inpipe,50）;/*从管道中读长为50字节的串*/
printf（"%s\n",inpipe）;
wait（0）;
read（fd[0],inpipe,50）;
printf（"%s\n",inpipe）;
exit（0）;
}
}
}
〈运行结果〉
延迟5秒后显示:
child1processissendingmessage!
再延迟5秒:
child2processissendingmessage!
〈分析〉
请自行完成。
<思考>
1、程序中的sleep（5）起什么作用？
2、子进程1和2为什么也能对管道进行操作？
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