[详细完整版]操作系统三.pdf

操作系统实验（三） 一、实验名称：进程的同步、互斥、撤消 二、实验目的 1 理解进程的同步、互斥、撤消等控制方法 2 熟悉进程间通过软中断传递控制信息的方法(低级通信) 三、实验内容 并发进程间通过软中断传递控制信号，实现进程同步。 调试运行程序，观察运行结果，并分析。 思考：在本程序中，进程的同步和互斥是如何 实现的？ 四、实验指导 [涉及到的系统调用] 1、wait（ ） 等待子进程运行结束。如果子进程没有完成，父进程一直等待。wait( )将调用进程挂起，直至其子进程因暂停或终止而发来软中断信号将其 唤醒为止。如果在wait( )前已有子进程暂停或终止，则调用进程做适 当处理后便返回。 系统调用格式： int wait(status)　 int *status; 其中，status是用户空间的地址。它的低8位反应子进程状态，为0表示 子进程正常结束，非0则表示出现了各种各样的问题；高8位则带回了 exit( )的返回值。exit( )返回值由系统给出。 2、exit（ ） 终止本进程的执行。 系统调用格式： 　　 　void exit(status) 　　 int status; 操作系统是计算机系统的核心组成部分，它负责管理系统的硬件和软件资源，协调多个并发执行的任务，确保系统的高效稳定运行。在这个实验中，我们重点关注的是进程的同步、互斥和撤消，这是多任务环境下处理并发操作的关键概念。 **进程同步**是指在多进程中，各个进程之间通过某种机制协调它们的执行顺序，确保数据的一致性和正确性。实验中提到通过软中断传递控制信号来实现进程同步。软中断是一种软件触发的中断，它可以被用来在进程间传递信息，例如通知一个进程另一个进程已经完成了特定的操作。在给定的参考例程中，`kill()`系统调用被用来发送信号，这些信号可以作为同步的标志，让接收进程知道何时开始或停止其执行。 **进程互斥**是指在特定时刻，只有一个进程能够访问共享资源，以避免数据的不一致性和竞争条件。实验中使用`lockf()`系统调用来实现文件或文件段的锁定，这可以防止多个进程同时写入同一位置，确保了资源的互斥访问。在例程中，`lockf()`被用来上锁和解锁标准输出，确保在`printf()`执行时不会与其他进程产生冲突。 **进程撤消**是指当进程不再需要或者出现错误时，操作系统应该能够安全地终止该进程，释放其所占用的资源。实验中，`exit()`系统调用被用来终止进程。`exit()`不仅结束当前进程，还会返回一个状态值给父进程，告知其退出原因。正常结束时，`exit(0)`被调用，而异常结束时，`exit(1)`或其他非零值表示异常状态。父进程通常会使用`wait()`来等待子进程结束，并获取其返回状态，以便进一步处理。 实验指导还提到了`wait()`系统调用。这个调用会让父进程阻塞，直到子进程结束，然后返回子进程的状态信息。如果子进程已经结束，`wait()`会立即返回；否则，父进程会被挂起，直到接收到子进程结束的信号。 `signal()`系统调用用于设置进程如何响应特定的软中断信号。它可以设置信号处理函数，例如`stop()`，当进程接收到特定信号时，会执行相应的函数。在实验中，`signal()`被用来预置对`SIGINT`（Ctrl+C信号）和自定义信号的处理方式。 这个实验旨在让学生通过实际操作理解并掌握进程同步、互斥和撤消的基本原理和方法，以及如何通过软中断和信号进行进程间的通信。通过调试和分析运行结果，学生能够深入理解这些概念在操作系统中的实际应用。