linux进程线程管理实验报告1Word文档格式.docx

1、2.1 实验环境要求1. 硬件（1） 主机：Pentium III 以上；（2） 内存：128MB 以上；（3） 显示器：VGA 或更高；（4） 硬盘空间：至少100MB 以上剩余空间。2. 软件Linux 操作系统，内核2.4.26 以上，预装有X-Window 、vi、gcc、gdb 和任意web 浏览器。2.2 实验前的准备工作学习man 命令的用法，通过它查看fork 和kill 系统调用的在线帮助，并阅读参考资料，学会fork 与kill 的用法。复习C 语言的相关内容。三、实验内容3.1 补充POSIX 下进程控制的残缺版实验程序3.2回答下列问题：1. 你最初认为运行结果会怎么样

2、？2. 实际的结果什么样？有什么特点？试对产生该现象的原因进行分析。3. proc_number 这个全局变量在各个子进程里的值相同吗？为什么？4. kill 命令在程序中使用了几次？每次的作用是什么？执行后的现象是什么？5. 使用kill 命令可以在进程的外部杀死进程。进程怎样能主动退出？这两种退出方式哪种更好一些？四、实验结果4.1 补充完全的源程序#includesys/types.hunistd.hsignal.hctype.h#define MAX_CHILD_NUMBER 10/* 允许建立的子进程个数最大值 */#define SLEEP_INTERVAL 1/* 子进程睡眠时间

3、 */int proc_number=0; /* 子进程的编号，从0开始 */void do_something（）; main（int argc,char *argv） int child_proc_number=MAX_CHILD_NUMBER; /* 子进程个数 */ int i,ch; pid_t child_pid; pid_t pid10=0;/* 存放每个子进程的id */ if（argc1） child_proc_number=atoi（argv1）; child_proc_number=（child_proc_number10）?10:child_proc_number;/*

4、 命令行参数中的第一个参数表示建立几个子进程，最多10个 */ /*建立child_proc_number个子进程* 子进程要执行* proc_number = i; * do_something（）;* 父进程把子进程的id保存到pidi */ for（i=0;i0） pidi=child_pid; else proc_number=i; do_something（）; /* 让用户选择杀死哪个进程。输入数字（自编号）表示杀死该进程* 输入q退出 */ while（ch=getchar（）!=q） if（isdigit（ch） kill（pidch-0,SIGTERM）; wait（&pid

5、ch-）; kill（0,SIGTERM）; /*杀死本组的所有进程 */ return 0;void do_something（） for（; printf（This is process NO.%*dn,proc_number+3,proc_number）; sleep（SLEEP_INTERVAL）;4.2 回答上述实验内容中的问题1 预期结果：会持续输出0-9号进程，直到输入数字键+回车，则会杀死该进程，接下来的输出将不会有该进程号，当输入q+回车，则退出程序。2 实际结果：与预期差不多，因输入进程总数20大于设定的最大进程数，因此按进程数10来处理。随机输出0-9号进程，sleep（

6、SLEEP_INTERVAL），循环输出，直到输入数字键，则会杀死该数字对应的进程，直到输入q退出循环，然后杀死本组所有进程。分析：每创建一个子进程时，将其pid存储在pidi中，i存储在proc_number，然后调用死循环函数do_something（），输出该进程的代号proc_number；当输入数字键时，主进程会执行kill（pidch-,SIGTERM），从而杀死（ch-0）号进程。当输入q时循环退出，kill（0,SIGTERM），杀死本组所有进程。程序退出。3. proc_number这个全局变量在各个子进程里的值相同，因为子进程相互独立，资源互不影响。4kill命令在程序中使

7、用了2次：kill（pidch-第一次是杀死该进程号pidch-0，执行后接下来的结果中不会有该进程号，用另一个终端打开，使用命令ps aux | grep process，因为子进程先于父进程退出，则被杀死的进程为僵死状态，但我加了行代码wait（&），就会使该子进程真正结束。第二次是杀死本组所有进程。即主进程以及它创建的所有子进程。执行后程序退出，进程结束。5进程在main函数中return，或调用exit（）函数都可以正常退出。而使用kill命令则是异常退出。当然是正常退出比较好，若在子进程退出前使用kill命令杀死其父进程，则系统会让init进程接管子进程。当用kill命令使得子进程先

8、于父进程退出时，而父进程又没有调用wait函数等待子进程结束，子进程处于僵死状态，并且会一直保持下去，直到系统重启。子进程处于僵死状态时，内核只保存该进程的必要信息以被父进程所需，此时子进程始终占着资源，同时减少了系统可以创建的最大进程数。实验二: 线程管理通过观察、分析实验现象，深入理解线程及线程在调度执行和内存空间等方面的特点，并掌握线程与进程的区别。掌握在POSIX 规范中pthread_create（） 函数的功能和使用方法。阅读参考资料，了解线程的创建等相关系统调用。1. 你最初认为前三列数会相等吗？最后一列斜杠两边的数字是相等，还是大于或者小于关系？2. 最后的结果如你所料吗？试对

9、原因进行分析。3. thread 的CPU 占用率是多少？为什么会这样？4. thread_worker（）内是死循环，它是怎么退出的？你认为这样退出好吗？pthread.h#define MAX_THREAD 3/* 线程的个数 */unsigned long long main_counter,counterMAX_THREAD;/* unsigned long long是比long还长的整数 */void* thread_worker（void*）;int main（int argc,char argv） int i,rtn; char ch; pthread_t pthread_idM

10、AX_THREAD=0;/* 存放每个线程的id */MAX_THREAD; pthread_create（&pthread_idi,NULL,thread_worker,（void*）i）;/*用pthread_create建一个普通的线程， 线程id存入pthread_idi， 线程执行的函数是thread_worker，并i作为参数传递给线程 */* 用户按一次回车执行下面的循环体一次。按q退出 */ do unsigned long long sum=0; for（i=0; sum+=counteri; /* 求所有线程的counter的和 */ printf（counter%d=%l

11、lun,i,counteri）;main_counter=%llu/sum=%llun,main_counter,sum）; while（ch=getchar（）!void* thread_worker（void* p） int thread_num; thread_num=（int）p; /*把main中的i的值传递给thread_num */ main_counter+; counterthread_num+; 4.3 回答上述实验内容中的问题1 试验运行前我认为前三列数不会相等，因为三个线程运行次数是随机的，结果不可预料，当然counteri值不会一定相等。而我认为main_counte

12、r与sum值应该是相等的。因为都是三个线程的counter之和。2 而实验结果是前三列数确实不相等。不过main_counter与sum的值也不相等，main_counter sum，经分析讨论得出解释：因为三个线程在共同争取运行thread_worker（）函数，比如main_counter初值为0，pthread_id0执行之后main_counter+1，此时还未来得及将值赋给main_counter，这时的main_counter还是0；pthread_id1也执行这个函数，main_counter+1，若此时在1号线程将main_counter+1的值还未赋给main_counter

13、，即这时的main_counter还是0，pthread_id2也来执行这个函数，main_counter+1，此时三个线程才将加完之后的值赋给main_counter，则main_counter=0+1=1，而真正执行次数sum=0+1+1+1=3。main_counter sum。3 thread的CPU占用率在我的机子上执行结果是181，因为三个线程是无限循环的运行，使得cpu占用率很高。4 thread_worker（）函数内是死循环，退出时因为主函数中设置的输入q时循环退出。输入q时主进程执行退出，return 退出程序，则子线程也强制退出。这样退出不好。实验三: 互斥通过观察、分析

14、实验现象，深入理解理解互斥锁的原理及特点掌握在POSIX 规范中的互斥函数的功能及使用方法准备好上节实验完成的程序thread.c 。阅读参考资料，了解互斥锁的加解锁机制及相关的系统调用。3.1找到thread.c 的代码临界区，用临界区解决main_counter 与sum 不同步的问题。3.2阅读下列代码，回答问题：#define LOOP_TIMES 1000pthread_mutex_t mutex1=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;pthread_mutex_t mutex2=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;void* thread_worke

15、r（void *）;void critical_section（int threadd_num,int i）;int main（int argc,char *argv） int rtn,i; pthread_t pthread_id=0; rtn=pthread_create（&pthread_id,NULL,thread_worker,NULL）; if（rtn!=0）pthread_create ERROR! return -1;LOOP_TIMES; pthread_mutex_lock（&mutex1）;mutex2）; critical_section（1,i）; pthread_m

16、utex_unlock（& pthread_mutex_destroy（&void *thread_worker（void* p） int i; critical_section（2,i）;void critical_section（int thread_num,int i） printf（Thread%d:%dn,thread_num,i）;1. 你预想deadlock.c 的运行结果会如何？2. deadlock.c 的实际运行结果如何？多次运行每次的现象都一样吗？4.1 通过加锁可修改thread.c程序，使得main_counter与sum值同步，源代码如下：#define MAX_T

17、HREAD 3pthread_mutex_t main_counter_mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;pthread_mutex_t counter_mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;counter_mutex）; int thread_num; thread_num=（int）p; for（; pthread_mutex_lock（&main_counter_mutex）; main_counter+; pthread_mutex_unlock（& counterthread_num+;4.2回答上述实验要求中的问题：1程序运行会出现中止现象，可能会资源互斥。2实际运行时程序会在运行期间中止，出现死锁现象。多次运行之后现象都一样。解释如下：主线程申请mutex1资源，而子线程申请mutex2资源，此时主线程继续申请mutex2资源，子线程来申请mutex1资源，而mutex2资源还未被子线程释放，主线程无法申请到，同样的，mutex1资源未被主线程释放则子线程也无法申请到，此时便处于无限循环等待，形成死锁。修改后的程序：