进程的创建与并发执行带答案版.docx

1、进程的创建与并发执行带答案版进程的创建与并发执行-带答案版实验二 进程管理2.1 进程的创建与并发执行1.实验目的(1) 加深对进程概念的理解,理解进程和程序的区别。(2) 认识并发进程的实质。分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法。(3) 理解系统调用和用户命令的区别。2.实验类型：验证型3.实验学时：24.实验原理和知识点(1) 实验原理：程序的并发执行具有随机性和不可再现性。程序并发执行会导致资源共享和资源竞争，各程序向前执行的速度会受资源共享的制约。程序的动态执行过程用进程这个概念来描述。由于向前推进的速度不可预知，所以多个进程并发地重复执行，整体上得到的结果可能不同。但要注意

2、，就其中某单个进程而言，其多次运行结果是确定的。(2) 知识点：进程、子进程、并发执行的特性； 5.实验环境（硬件环境、软件环境）：(1)硬件环境：Intel Pentium III 以上CPU，128MB以上内存，2GB以上硬盘(2)软件环境：linux操作系统。6. 预备知识(1) fork()系统调用头文件：#include unix standard header/*是POSIX标准定义的unix类系统定义符号常量的头文件，包含了许多UNIX系统服务的函数原型，例如read函数、write函数和getpid函数*/函数原型： pid_t fork(void);/*是Linux下的进程号

3、类型，也就是Process ID _ Type 的缩写。其实是宏定义的unsigned int类型*/函数功能：fork的功能是创建子进程。调用fork的进程称为父进程。如图2.1所示。子进程是父进程的一个拷贝，它继承了父进程的用户代码、组代码、环境变量、已打开的文件代码、工作目录及资源限制。fork语句执行后，内核向父进程返回子进程的进程号，向子进程返回0。父子进程都从fork()的下一句开始并发执行。返回值：返回值=-1：创建失败。返回值=0： 程序在子进程中。返回值0： 程序在父进程中。（该返回值是子进程的进程号）编程提示： 虽然子进程是父进程的一个复制品，但父子的行为是不同的。编程时要

4、抓住内核的返回值。通过返回值，可以知道是父进程还是子进程，因而可以编写不同行为的代码。图2.1 fork()创建进程示意图 (2) wait()系统调用头文件：#include 函数原型：pid_t wait(int *status);函数功能：wait的功能是等待子进程结束。发出wait调用的进程只要有子进程，就会睡眠直到子进程中的一个终止为止。若没有子进程，则该调用立即返回。函数参数：status是子进程退出时的状态信息。返回值：成功则返回子进程号，否则返回-1。(3) getpid()系统调用头文件：unistd.h，在VC+6.0下可以用process.h函数原型：pid_t getp

5、id(void);函数功能：wait的功能是将父进程挂起，等待子进程终止。getpid函数用来取得目前进程的进程ID，许多程序利用取到的此值来建立临时文件，以避免临时文件相同带来的问题。返回值：目前进程的进程ID。(4) 其他系统调用exit 终止进程exec 执行一个应用程序nice 改变进程的优先7. 实验内容与步骤（将所有截图换成用户名为你们自己姓名的拼音，并回答所有的问题）（1）运行图2.1所示程序将图2.1中的源程序保存为e201.c在终端中编译gcc o e201 e201.c运行 ./e201此时，程序为死循环，在该终端中无法继续输入命令执行，于是，我们可以暂时不管这一个终端，而

6、是再新建一个终端，然后键入 ps e，列出当前所有进程观察屏幕，是否有两个名为e201的进程。比较它们的进程号，判别哪个是父进程，哪个是子进程。程序中的while(1);语句是为了不让程序退出来，以便于你观察进程状态。用kill命令把这两个进程终止。可见，第一个终端如下图所示，已经从死循环中解救出来了。当然，最简单粗暴的方法不是关闭相关进程，而是直接通过ctrl+c 强制结束。对图2.1的程序稍加改进，可看见两个进程的进程号。(2)编写一段名为e202.c的源程序,使用系统调用fork()创建两个子进程p1和p2。p1的功能为显示字符b，p2的功能为显示字符c，父进程的功能为显示字符a，父进程

7、和两个子进程并发运行。不停的运行e202，观察并记录屏幕上的显示结果。程序设计过程：用while语句控制fork()直到创建成功。用if语句判别是在子进程中还是在父进程中。程序运行后会创建三个进程，它们分别是子进程p1、p2、父进程。这三个进程并发运行。假定子进程有些任务要做，完成这些任务要花一定时间，因此，可以用一个延时函数简单地模拟这些任务。/e202.c#include void delay(int x) /* 延时函数 */ int i,j; for(i=0;ix;i+) for(j=0;j0 & p20 & p30) printf(A:%dn,getpid();if(p1=0 & p

8、20 & p30) printf(B:%dn,getpid();if(p1=0 & p2=0 & p30) printf(C:%dn,getpid();if(p1=0 & p2=0 & p3=0)printf(D:%dn,getpid();if(p1=0 & p20 & p3=0) printf(E:%dn,getpid();if(p10 & p2=0 & p30) printf(F:%dn,getpid();if(p10 & p2=0 & p3=0) printf(G:%dn,getpid(); if(p10 & p20 & p3=0) printf(H:%dn,getpid(); slee

9、p(10); return 0;这些进程构成的进程树为（要画出进程树才有加分哦!）：ps f 命令可以查看当前终端进程的进程数关系图8. 心得体会附录 pstree的用法格式：pstree以树状图显示进程，只显示进程的名字，且相同进程合并显示。格式：pstree -p以树状图显示进程，还显示进程PID。格式：pstree 格式：pstree -p 以树状图显示进程PID为的进程以及子孙进程，如果有-p参数则同时显示每个进程的PID。附录 Linux系统调用列表以下是Linux系统调用的一个列表，包含了大部分常用系统调用和由系统调用派生出的的函数。其中有一些函数的作用完全相同，只是参数不同。（有

10、点像C+函数重载，但是Linux核心是用C语言写的，所以只能取成不同的函数名）。还有一些函数已经过时，被新的更好的函数所代替了（gcc在链接这些函数时会发出警告），但因为兼容的原因还保留着，这些函数在前面标上“*”号以示区别。各系统调用的使用方法，可以通过man命令获得。一、进程控制：fork创建一个新进程clone按指定条件创建子进程execve运行可执行文件exit中止进程_exit立即中止当前进程getdtablesize进程所能打开的最大文件数getpgid获取指定进程组标识号setpgid设置指定进程组标志号getpgrp获取当前进程组标识号setpgrp设置当前进程组标志号getp

11、id获取进程标识号getppid获取父进程标识号getpriority获取调度优先级setpriority设置调度优先级modify_ldt读写进程的本地描述表nanosleep使进程睡眠指定的时间nice改变分时进程的优先级pause挂起进程，等待信号personality设置进程运行域prctl对进程进行特定操作ptrace进程跟踪sched_get_priority_max取得静态优先级的上限sched_get_priority_min取得静态优先级的下限sched_getparam取得进程的调度参数sched_getscheduler取得指定进程的调度策略sched_rr_get_in

12、terval取得按RR算法调度的实时进程的时间片长度sched_setparam设置进程的调度参数sched_setscheduler设置指定进程的调度策略和参数sched_yield进程主动让出处理器,并将自己等候调度队列队尾vfork创建一个子进程，以供执行新程序，常与execve等同时使用wait等待子进程终止wait3参见waitwaitpid等待指定子进程终止wait4参见waitpidcapget获取进程权限capset设置进程权限getsid获取会晤标识号setsid设置会晤标识号二、文件系统控制1、文件读写操作fcntl文件控制open打开文件creat创建新文件close关闭

13、文件描述字read读文件write写文件readv从文件读入数据到缓冲数组中writev将缓冲数组里的数据写入文件pread对文件随机读pwrite对文件随机写lseek移动文件指针_llseek在64位地址空间里移动文件指针dup复制已打开的文件描述字dup2按指定条件复制文件描述字flock文件加/解锁pollI/O多路转换truncate截断文件ftruncate参见truncateumask设置文件权限掩码fsync把文件在内存中的部分写回磁盘2、文件系统操作access确定文件的可存取性chdir改变当前工作目录fchdir参见chdirchmod改变文件方式fchmod参见chmo

14、dchown改变文件的属主或用户组fchown参见chownlchown参见chownchroot改变根目录stat取文件状态信息lstat参见statfstat参见statstatfs取文件系统信息fstatfs参见statfsreaddir读取目录项getdents读取目录项mkdir创建目录mknod创建索引结点rmdir删除目录rename文件改名link创建链接symlink创建符号链接unlink删除链接readlink读符号链接的值mount安装文件系统umount卸下文件系统ustat取文件系统信息utime改变文件的访问修改时间utimes参见utimequotactl控制磁

15、盘配额三、系统控制ioctlI/O总控制函数_sysctl读/写系统参数acct启用或禁止进程记账getrlimit获取系统资源上限setrlimit设置系统资源上限getrusage获取系统资源使用情况uselib选择要使用的二进制函数库ioperm设置端口I/O权限iopl改变进程I/O权限级别outb低级端口操作reboot重新启动swapon打开交换文件和设备swapoff关闭交换文件和设备bdflush控制bdflush守护进程sysfs取核心支持的文件系统类型sysinfo取得系统信息adjtimex调整系统时钟alarm设置进程的闹钟getitimer获取计时器值setitime

16、r设置计时器值gettimeofday取时间和时区settimeofday设置时间和时区stime设置系统日期和时间time取得系统时间times取进程运行时间uname获取当前UNIX系统的名称、版本和主机等信息vhangup挂起当前终端nfsservctl对NFS守护进程进行控制vm86进入模拟8086模式create_module创建可装载的模块项delete_module删除可装载的模块项init_module初始化模块query_module查询模块信息*get_kernel_syms取得核心符号,已被query_module代替四、内存管理brk改变数据段空间的分配sbrk参见br

17、kmlock内存页面加锁munlock内存页面解锁mlockall调用进程所有内存页面加锁munlockall调用进程所有内存页面解锁mmap映射虚拟内存页munmap去除内存页映射mremap重新映射虚拟内存地址msync将映射内存中的数据写回磁盘mprotect设置内存映像保护getpagesize获取页面大小sync将内存缓冲区数据写回硬盘cacheflush将指定缓冲区中的内容写回磁盘五、网络管理getdomainname取域名setdomainname设置域名gethostid获取主机标识号sethostid设置主机标识号gethostname获取本主机名称sethostname设置

18、主机名称六、socket控制socketcallsocket系统调用socket建立socketbind绑定socket到端口connect连接远程主机accept响应socket连接请求send通过socket发送信息sendto发送UDP信息sendmsg参见sendrecv通过socket接收信息recvfrom接收UDP信息recvmsg参见recvlisten监听socket端口select对多路同步I/O进行轮询shutdown关闭socket上的连接getsockname取得本地socket名字getpeername获取通信对方的socket名字getsockopt取端口设置se

19、tsockopt设置端口参数sendfile在文件或端口间传输数据socketpair创建一对已联接的无名socket七、用户管理getuid获取用户标识号setuid设置用户标志号getgid获取组标识号setgid设置组标志号getegid获取有效组标识号setegid设置有效组标识号geteuid获取有效用户标识号seteuid设置有效用户标识号setregid分别设置真实和有效的的组标识号setreuid分别设置真实和有效的用户标识号getresgid分别获取真实的,有效的和保存过的组标识号setresgid分别设置真实的,有效的和保存过的组标识号getresuid分别获取真实的,有效

20、的和保存过的用户标识号setresuid分别设置真实的,有效的和保存过的用户标识号setfsgid设置文件系统检查时使用的组标识号setfsuid设置文件系统检查时使用的用户标识号getgroups获取后补组标志清单setgroups设置后补组标志清单八、进程间通信ipc进程间通信总控制调用1、信号sigaction设置对指定信号的处理方法sigprocmask根据参数对信号集中的信号执行阻塞/解除阻塞等操作sigpending为指定的被阻塞信号设置队列sigsuspend挂起进程等待特定信号signal参见signalkill向进程或进程组发信号*sigblock向被阻塞信号掩码中添加信号,

21、已被sigprocmask代替*siggetmask取得现有阻塞信号掩码,已被sigprocmask代替*sigsetmask用给定信号掩码替换现有阻塞信号掩码,已被sigprocmask代替*sigmask将给定的信号转化为掩码,已被sigprocmask代替*sigpause作用同sigsuspend,已被sigsuspend代替sigvec为兼容BSD而设的信号处理函数,作用类似sigactionssetmaskANSI C的信号处理函数,作用类似sigaction2、消息msgctl消息控制操作msgget获取消息队列msgsnd发消息msgrcv取消息3、管道pipe创建管道4、信号量semctl信号量控制semget获取一组信号量semop信号量操作5、共享内存shmctl控制共享内存shmget获取共享内存shmat连接共享内存shmdt拆卸共享内存