实验三进程的创建和简单控制学生上课讲义.docx

1、实验三 进程的创建和简单控制学生上课讲义实验三 进程的创建和简单控制(学生实验三 进程的创建和简单控制实验目的：1. 掌握进程的概念和进程的状态，对进程有感性的认识；2. 掌握进程创建方法；3. 认识进程的并发执行，了解进程族之间各种标识及其存在的关系；4. 熟悉进程的创建、阻塞、唤醒、撤销等控制方法。实验内容：1. 了解有关Linux进程的属性和进程的层次结构；2. 学习有关Linux的前台和后台进程；3. 学习有关Linux命令的顺序执行和并发执行；4. 学习有关挂起和终止进程；5. 了解并发程序的不可确定性，进行简单并发程序设计。实验步骤：(一)Shell下的进程控制1. 进入Linux

2、系统。2. 用ps查看进程。a) linux的ps命令是用来监视系统进程和资源使用情况的命令，可显示瞬间进程的动态。b) ps 的参数非常多，常用的参数有：i. -A 列出所有的进程；ii. -w 显示加宽可以显示较多的信息；iii. -au 显示较详细的信息；iv. -aux 显示所有包含其他使用者的进程。3. 用kill终止某些进程。a) kill命令通过向进程发送指定的信号来结束进程。b) 先使用ps查到进程号，再使用kill杀出进程。4. 用pstree命令显示系统中进程层次结构。a) pstree指令用ASCII字符显示树状结构，清楚地表达进程间的相互关系。b) 语法格式 pstre

3、e -acGhlnpuUV-H /(二)Linux简单进程编程1. 理解系统调用fork()的使用。a) fork()会产生一个与父程序相同的子程序，唯一不同之处在于其进程号，如图 5所示。图 5 系统调用fork()b) 编辑下面的程序，要求实现父进程产生两个子进程，父进程显示字符“a”、两个子进程，分别显示字符“b”、“c” ，如图 6所示。#includemain( ) int p1,p2; while (p1=fork()=-1); /*父进程创建第一个进程，直到成功*/ if(p1=0) /*0返回给子进程 1*/ putchar(b);/*P1的处理过程*/ else /*正数返回

4、给父进程(子进程号)*/ while (p2=fork()=-1); /*父进程创建第二个进程，直到成功*/ if(p2=0) /*0返回给子进程2*/ putchar(c);/*P2的处理过程*/ else putchar(a);/*P2创建完成后，父进程的处理过程*/ 图 6系统调用 fork()的使用示例一思考：i. 编译连接通过后，多次运行程序，观察进程并发执行结果，并分析原因。原因：当程序并发执行时，系统处于一个复杂的动态组合状态，各程序执行的相对速度不确定，这使得这些程序多次并发执行得到的结果不同，调度、执行的顺序由系统决定。ii. 删除语句，观察输出的内容，体会fork的使用。提

5、示：编译和运行该程序，分析结果出现两种输出的原因。删除语句后：思考的问题：1. 运行命令为什么是“./command”？将源文件保存为以.c为后缀名的文件，开始进行编译$gcc -o XXX XXX.c 编译成功完成后，在当前路径下，生成一个名为XXX的文件然后执行 $./XXX 程序得以运行2. . 和 . 什么含义？.表示当前目录，.表示上级目录，即父目录3. shell 提示为什么不换行？因为在输出语句中没有/n换行符。4. 输出字母为什么和提示交错？b,a,shell,c四个进程并发执行，执行先后顺序由系统调度决定。所以当shell调度在c进程前时，会出现输出字母和提示交错的现象。5.

6、 管道什么含义？管道符，可以认为它是一根水管，连接输入端和输出端。a | b其中，| 就是管道符，将输入端 a命令产生的数据传给输出端的b命令来处理6. ./f1|pstree|grep f1什么含义？将./f1产生的数据传给pstree来处理，经过pstree处理后的数据再传给grep f1来处理在运行f1文件的进程的树结构中查找f1(?)7. 6中组合命令为什么没有输出？(?)8. 如果想保留6中的./f1的输出内容，该如何操作？进行重定向操作9. ./f1 运行结果为什么不一样？每种结果的产生原因。有a,b,c三个并发进程，调度顺序由系统决定bcabacabc10. ./f1|pstre

7、e|grep f1运行结果为什么不一样？截图中四种结果的产生原因。由于并发进程的调度顺序是由系统决定的，并且pstree显示的是一刹那的进程，进程调度又是动态的。四种结果：无结果：可能三个进程调度已经结束或者还未开始调度：父进程已经结束，两个子进程还在运行：父进程开始运行，子进程还未开始调度：两个子进程还在运行（？）注意：./f1 |pstree |grep f1命令之间有空格。pstree 还可以加上参数，-up如：./f1 |pstree up |grep f1提示：用pstree观察进程的父子关系，其中第二次不是错误，而是捕捉的时机，当时父进程已经结束，两个子进程还在运行。扩展：修改代码

8、，产生祖孙三代的进程。说明：三个fe和bash都是进程，彼此间也会产生影响。2. 将上述的输出字符改为输出较长的字符串，如图 7所示。#includeint main( ) int p1,p2; while (p1=fork()= -1); /*父进程创建第一个进程，直到成功*/ if(p1=0) /*0返回给子进程 1*/ printf(boyn); /*P1的处理过程*/ else /*正数返回给父进程(子进程号)*/ while (p2=fork()=-1); /*父进程创建第二个进程，直到成功*/ if(p2 = 0) /*0返回给子进程2*/ printf(daughtern); /

9、*P2的处理过程*/ else printf(parentn); /*P2创建完成后，父进程的处理过程*/ 图 7系统调用 fork()的使用示例二思考：i. 编译连接通过后，多次运行程序，观察进程并发执行结果：执行结果均为：ii. 如果多次运行输出内容没有变化，请分析原因：函数fork( )用来创建一个新的进程，该进程几乎是当前进程的一个完全拷贝，所以多次运行输出内容没有变化iii. 并改写原程序，延长每个进程的执行时间，再次观察运行情况。延长执行时间后：输出的时间间隔变长3. （选作）将上述的输出字符改为多条输出语句，如图 8所示。#includemain( ) int p1,p2; in

10、t i; while (p1=fork()=-1); /*父进程创建第一个进程，直到成功*/ if(p1=0) /*0返回给子进程 1*/ for( i =0; i 1000; i+) /*P1的处理过程*/ putchar(b); else /*正数返回给父进程(子进程号)*/ while (p2=fork()=-1); /*父进程创建第二个进程，直到成功*/ if(p2=0) /*0返回给子进程2*/ for( i =0; i 1000; i+) putchar(c); /*P2的处理过程*/ else for( i =0; i 1000; i+) putchar(a); /*P2创建完成

11、后，父进程的处理过程*/ 图 8 系统调用 fork()的使用示例三思考：i. 编译连接通过后，多次运行程序，观察进程并发执行结果：ii. 如果多次运行输出内容没有变化，请分析原因。并改写原程序，延长每个进程的执行时间，再次观察运行情况。iii. 如果多次运行输出内容发生变化，并分析原因。iv. 将进程放在后台运行，用pstree观察进程的宗族关系。v. 系统创建一个新进程(使用系统调用fork)与让系统执行一个新程序(使用系统调用exec)有什么差异？4. 理解系统调用wait()、getpid()和getppid()的使用。程序代码如图9所示。#include #include #incl

12、ude #include #include #include #include int main() char buf100; pid_t cld_pid; int fd; if(fd=open(temp,O_CREAT|O_TRUNC|O_RDWR,S_IRWXU)=-1) printf(open error%d,errno); exit(1); strcpy(buf,This is parent process writen); if(cld_pid=fork()=0) /*这里是子进程执行的代码*/ strcpy(buf,This is child process writen); pr

13、intf(This is child processn); sleep(1); printf(My PID (child) is%dn,getpid(); /*打印出本进程的ID*/ sleep(1); printf(My parent PID is %dn,getppid(); /*打印出父进程的ID*/ sleep(1); write(fd,buf,strlen(buf); close(fd); exit(0); else /*这里是父进程执行的代码*/ wait(0); /*如果此处没有这一句会如何？*/ printf(This is parent processn); sleep(1)

14、; printf(My PID (parent) is %dn,getpid(); /*打印出本进程的ID*/ sleep(1); printf(My child PID is %dn,cld_pid); /*打印出子进程的ID*/ sleep(1); write(fd,buf,strlen(buf); close(fd); return 0;图9 系统调用wait()的使用思考：i. 编译连接通过后，多次运行程序，观察进程并发执行结果：多次执行：ii. 语句sleep(1);起什么作用？删除所有sleep(1);语句，并观察运行结果；让函数滞留1秒。iii. 删除wait(0);语句，并观察

15、运行结果，并请分析两次结果不同的原因，理解wait的作用。Wait的作用：wait函数用于使父进程阻塞，直到一个子进程结束两次结果不同的原因：wait（0）一般是父进程用来等待子进程用的，用来防止子进程成为僵尸进程，0表示父进程不关心子进程的终止状态。实现父子进程的同步。5. （不做）编写程序创建子进程。父子进程分别打印自己和父进程的进程ID，要求每3秒钟打印系统进程信息，重复5次后退出。父进程待子进程结束后退出。提示：i. 用系统调用getpid和getppid获取进程ID；ii. 用系统调用fork进程创建；iii. 用系统调用wait控制父子进程同步；iv. 用库函数system实现在一

16、个进程内部运行另一个进程，即创建一个新进程；v. Shell命令/bin/ps作为system的字符串参数，实现打印系统进程信息。扩充：关于父子进程各自又再生成子进程的例子。#include #include #include main() pid_t a_pid,b_pid; if(a_pid=fork()0) printf(error!); else if(a_pid=0) printf(bn); else printf(an); if(b_pid=fork()0) printf(error!); else if(b_pid=0) printf(cn); else printf(an); 将代码中的输出语句中的n删除，运行结果会变成如下，输出内容增加，原因和stdout的缓冲有关。