操作系统课程设计进程管理进程间通信.docx
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操作系统课程设计进程管理进程间通信
烟台大学文经学院
课程：
操作系统
学号：
姓名：
班级：
指导老师：
设计名称
进程管理。
进程间通信。
成员
课程设计地点
一．课程设计思想及目的
（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。
Linux系统的进程通信机构（IPC）允许在任意进程间大批量地交换数据。
本实验的目的是了解和熟悉Linux支持的消息通讯机制及信息量机制。
二．课程设计设备及环境
装有Linux操作系统的PC机
三．课程设计内容
（1）进程的创建
编写一段源程序，使系统调用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”和字符“c”。
试观察纪录屏幕上的显示结果，并分析原因。
（2）进程的控制
修改已编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，在观察程序执行时屏幕出现的现象，并分析原因。
如果在程序中使用调用lockf（）来给每一个子进程加锁，可以实现进程之间的互斥，观察并分析出现的现象。
（3）①编写一段程序，使其现实进程的软中断通信。
消息的创建，发送和接收。
①使用系统调用msgget（）,msgsnd（）,msgrev（）,及msgctl（）编制一长度为1k的消息的发送和接收程序。
②观察上面的程序，说明控制消息队列系统调用msgctl（）在此起什么作用？
共享存储区的创建、附接和段接。
使用系统调用shmget（）,shmat（）,sgmdt（）,shmctl（）,编制一个与上述功能相同的程序。
比较上述
（1），
（2）两种消息通信机制中数据传输的时间。
四.课程设计过程及结果
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且该进程推出*/
}
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
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!
#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）;
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