操作系统实验实验1分析解析Word格式文档下载.docx

1、while（p1=fork（ ）= = -1）; /*创建子进程p1*/if （p1= =0） putchar（）; else while（p2=fork（ ）= = -1）; /*创建子进程p2*/if（p2= =0） putchar（else putchar（运行结果：bca，bac, abc ,都有可能。int p1,p2,i;if （p1= =0） for（i=0;i10;i+）printf（daughter %dn,i）;else while（p2=fork（ ）= = -1）;if（p2= =0） printf（son %dnparent %dn结果：parentsondaught

2、er.或 parentdaughter等四、分析原因除strace 外，也可用ltrace -f -i -S ./executable-file-name查看以上程序执行过程。1、从进程并发执行来看，各种情况都有可能。上面的三个进程没有同步措施，所以父进程与子进程的输出内容会叠加在一起。输出次序带有随机性。2、由于函数printf（ ）在输出字符串时不会被中断，因此，字符串内部字符顺序输出不变。但由于进程并发执行的调度顺序和父子进程抢占处理机问题，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。五、思考题（1）系统是怎样创建进程的？linux 系统创建进程都是用 fo

3、rk（） 系统调用创建子进程。Init程序以/etc/inittab为脚本文件来创建系统的新进程的。新进程还克以创建新进程。创建新进程是通过克隆老进程或当前进程来创建的。新进程的创建实用系统调用sys_fork（）或sys_clone（），并且在内核模式下完成。在系统调用结束时，系统从物理内存中分配一个心的task_struct（）数据结构和进程堆栈，同时获得一个唯一的标示此进程的标识符。通过FORK函数调用促使内核创建一个新的进程，该进程是调用进程的一个精确的副本。新创建的进程为子进程，调用的FORK进程为父进程，而且创建出来的是两个副本，即，两个进程，但他们互不干扰。（2）当首次调用新创建

4、进程时，其入口在哪里？首次创建进程时，入口在进程1那里。（二）进程的控制实验1、掌握进程另外的创建方法2、熟悉进程的睡眠、同步、撤消等进程控制方法 1、用fork（ ）创建一个进程，再调用exec（ ）用新的程序替换该子进程的内容2、利用wait（ ）来控制进程执行顺序三、参考程序#include int pid; pid=fork（ ）; /*创建子进程*/switch（pid） case -1: /*创建失败*/fork fail!n exit（1）; case 0: /*子进程*/ execl（/bin/ls,ls-1-color,NULL）;exec fail! default: /*

5、父进程*/ wait（NULL）; /*同步*/ls completed ! exit（0）; 4、运行结果5、思考（1）可执行文件加载时进行了哪些处理？解：可执行文件加载时首先是创建一个新进程的fork系统调用，然后用于实现进程自我终止的exit系统调用；改变进程原有代码的exec系统调用；用于将调用进程挂起并等待子进程终止的wait系统调用；获得进程标识符的getpid系统调用等处理过程。（2）什么是进程同步？wait（ ）是如何实现进程同步的？进程同步是指对多个相关进程在执行次序上进行协调，以使并发执行的主进程之间有效地共享资源和相互合作，从而使程序的执行具有可在现行。首先程序在调用fo

6、rk（）机那里了一个子进程后，马上调用wait（），使父进程在子进程调用之前一直处于睡眠状态，这样就使子进程先运行，子进程运行exec（）装入命令后，然后调用wait（0）,使子进程和父进程并发执行，实现进程同步。（三）进程互斥实验实验目的1、进一步认识并发执行的实质2、分析进程竞争资源的现象，学习解决进程互斥的方法 实验内容1、修改实验（一）中的程序2，用lockf（ ）来给每一个进程加锁，以实现进程之间的互斥2、观察并分析出现的现象main（） while（p1=fork（ ）= = -1）;lockf（1,1,0）; /*加锁，这里第一个参数为stdout（标准输出设备的描述符）*/fo

7、r（i=0; lockf（1,0,0）; /*解锁*/ while（p2=fork（ ）= =-1）;if （p2= =0） /*加锁*/lockf（1,0,0）; lockf（1,1,0）; parent %dn运行结果或parentdaughter大致与未上锁的输出结果相同，也是随着执行时间不同，输出结果的顺序有所不同。上述程序执行时，不同进程之间不存在共享临界资源（其中打印机的互斥性已由操作系统保证）问题，所以加锁与不加锁效果相同。（四）守护进程实验写一个使用守护进程（daemon）的程序，来实现：1, 创建一个日志文件/var/log/Mydaemon.log 2，每分钟都向其中写入一

8、个时间戳（使用time_t的格式） 注意：要root权限才能在/var/log创建文件。守护神程序：time.hmain（）time_t t; /建立time_t格式变量 FILE *fp; /建立文件 fp=fopen（/var/log/Mydaemon.loga/打开文件 pid_t pid; /守护神 pid=fork（）; if（pid0）Daemon on duty! else if（pid=0） sleep（60）; /等待一分钟再往文件中写入时间戳 t=time（0）; fprintf（fp,The current time is %sn,asctime（localtime（&t

9、）; fclose（fp）;/关闭文件进程通信（一） 信号机制实验1、了解什么是信号2、熟悉LINUX系统中进程之间软中断通信的基本原理1、编写程序：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c键）；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：Child process1 is killed by parent!Child process2 is killed by parent!父进程等待两个子进程终止后，输出如下的信息后终止：Parent process is kil

10、led!2、分析利用软中断通信实现进程同步的机理参考程序signal.hvoid waiting（ ）,stop（ ）;int wait_mark;int p1,p2,stdout;while（p1=fork（ ）= =-1）;if （p10）while（p2=fork（ ）= =-1）;if（p2 wait_mark=1;signal（SIGINT,stop）; /*接收到c信号，转stop*/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）;exit（0）; elsesignal（17,st

11、op）; /*接收到软中断信号17，转stop*/lockf（stdout,1,0）;Child process 2 is killed by parent!lockf（stdout,0,0）;wait_mark=1;signal（16,stop）; /*接收到软中断信号16，转stop*/Child process 1 is killed by parent!void waiting（ ） while（wait_mark!=0）;void stop（ ）wait_mark=0;屏幕上无反应，按下C后，显示 Parent process is killed!分析原因上述程序中，signal（

12、）都放在一段程序的前面部位，而不是在其他接收信号处。这是因为signal（ ）的执行只是为进程指定信号值16或17的作用，以及分配相应的与stop（ ）过程链接的指针。因而，signal（ ）函数必须在程序前面部分执行。本方法通信效率低，当通信数据量较大时一般不用此法。思考1、该程序段前面部分用了两个wait（0），它们起什么作用？答：父进程等待两个子进程终止。2、该程序段中每个进程退出时都用了语句exit（0），为什么？该程序中每个进程退出时都用了语句exit（0），这是进程的正常终止。3、为何预期的结果并未显示出？因为只执行成功两个子进程，但是并没有调用两个子进程P1,P2。当signal

13、（）让 父进程捕捉从键盘上来的信号（按下C或者break键时），只有捕捉到信号后，父进 程用系统调用kill（）向两个子进程发出信号。当子进程捕捉到信号后才能输出信息， 之后父进程输出信息。4、程序该如何修改才能得到正确结果？Voidwaiting（）,stop（）,alarming（）;Intwait_mark;Main（）IntP1,P2,stdout;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）

14、;/*接收 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*/Printf（“Parentprocessiskilled!n”）;Exit（0）;ElseSignal（17,stop）;/*接收到软中断信号17，转stop*/Signal（SIGINT,SIG_IGN）;/*忽略C信号*/While（wait_mark!Lockf（stdout,1,0）;Printf（“Child2killedbyparent!n）;Lockf（stdout,0,0）;Signal（1

15、6,stop）;=0）1waiting（）Sleep（5）;if（wait_mark!kill（getpid（）,SIGALRM）;alarming（）Wait_mark=0;stop（）;Wait_mark=0（二）进程的管道通信实验1、了解什么是管道2、熟悉UNIX/LINUX支持的管道通信方式编写程序实现进程的管道通信。用系统调用pipe（ ）建立一管道，二个子进程P1和P2分别向管道各写一句话： Child 1 is sending a message! Child 2 is sending a message!父进程从管道中读出二个来自子进程的信息并显示（要求先接收P1，后P2）。i

16、nt pid1,pid2; int fd2;char outpipe100,inpipe100;pipe（fd）; /*创建一个管道*/while （pid1=fork（ ）= =-1）;if（pid1= =0）lockf（fd1,1,0）; sprintf（outpipe,child 1 process is sending message!/*把串放入数组outpipe中*/ write（fd1,outpipe,50）; /*向管道写长为50字节的串*/ sleep（5）; /*自我阻塞5秒*/ lockf（fd1,0,0）;while（pid2=fork（ ）= =-1）; if（pid

17、2= =0） lockf（fd1,1,0）; /*互斥*/child 2 process is sending message! wait（0）; read（fd0,inpipe,50）; /*从管道中读长为50字节的串*/%sn,inpipe）; wait（0）; 延迟5秒后显示 再延迟5秒 child 2 process is sending message!思考题1、程序中的sleep（5）起什么作用？自我阻塞5秒。这样做的目的是令读进程把管道中的已有数据读完后，暂时进入睡眠状态等待，直至写进程又将数据写入管道后，再将读进程唤醒。2、子进程1和2为什么也能对管道进行操作？因为他们的读指针

18、和写指针都指向了管道的索引节点。（三）消息的发送与接收实验 1、了解什么是消息 2、熟悉消息传送的机理消息的创建、发送和接收。使用系统调用msgget（ ）,msgsnd（ ）,msgrev（ ）,及msgctl（ ）编制一长度为k的消息发送和接收的程序。1、client.csys/types.hsys/msg.hsys/ipc.h#define MSGKEY 75struct msgform long mtype; char mtext1000;msg;int msgqid;void client（） int i;msgqid=msgget（MSGKEY,0777）; /*打开75#消息队列

19、*/for（i=10;i=1;i-） msg.mtype=i;printf（“（client）sentn”）;msgsnd（msgqid,&msg,1024,0）; /*发送消息*/ client（ ）;2、server.cvoid server（ ） msgqid=msgget（MSGKEY,0777|IPC_CREAT）; /*创建75#消息队列*/do msgrcv（msgqid,&msg,1030,0,0）; /*接收消息*/ printf（“（server）receivedn”）;while（msg.mtype!=1）;msgctl（msgqid,IPC_RMID,0）; /*删除消

20、息队列，归还资源*/server（ ）;程序说明1、为了便于操作和观察结果，编制二个程序client.c和server.c，分别用于消息的发送与接收。2、server建立一个 Key 为75的消息队列，等待其它进程发来的消息。当遇到类型为1的消息，则作为结束信号，取消该队列，并退出server。server每接收到一个消息后显示一句“（server）received。”3、client使用 key为75的消息队列，先后发送类型从10到1的消息，然后退出。最后一个消息，即是 server端需要的结束信号。client 每发送一条消息后显示一句 “（client）sent”。4、注意： 二个程序分

21、别编辑、编译为client与server。执行：./server&ipcs -q./client。从理想的结果来说，应当是每当client发送一个消息后，server接收该消息，client再发送下一条。也就是说“（client）sent”和 “（server）received”的字样应该在屏幕上交替出现。实际的结果大多是，先由client发送了两条消息，然后server接收一条消息。此后client 、server交替发送和接收消息。最后server一次接收两条消息。client 和server 分别发送和接收了10条消息，与预期设想一致。开启server开启client，发送信息Server收到信息message的传送和控制并不保证完全同步，当一个程序不在激活状态的时候，它完全可能继续睡眠，造成了上面的现象，在多次send message 后才recieve mes