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操作系统实验实验1.doc
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操作系统实验实验 1
广州大学学生实验报告
开课学院及实验室:计算机科学与工程实验室 2015 年 11 月 10 日
实验课
程名称
操作系统实验
成绩
实验项
目名称
进程管理与进程通信
指导老师
(***报告只能为文字和图片,老师评语将添加到此处,学生请勿作答***)
1、 实验目的
1.1、掌握进程的概念,明确进程的含义
1.2、认识并了解并发执行的实质
2.1、掌握进程另外的创建方法
2.2、熟悉进程的睡眠、同步、撤消等进程控制方法
3.1、进一步认识并发执行的实质
3.2、分析进程竞争资源的现象,学习解决进程互斥的方法
4.1、了解守护进程
5.1、了解什么是信号
5.2、INUX 系统中进程之间软中断通信的基本原理
6.1、了解什么是管道
6.2、熟悉 UNIX/LINUX 支持的管道通信方式
7.1、了解什么是消息
7.2、熟悉消息传送的机理
8.1、了解和熟悉共享存储机制
二、实验内容
1.1、编写一段程序,使用系统调用 fork( )创建两个子进程。当此程序运行时,在系统
中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符:父进程
显示'a',子进程分别显示字符'b'和字符'c'。试观察记录屏幕上的显示结果,并分析原
因。
1.2、修改上述程序,每一个进程循环显示一句话。子进程显示'daughter …'及'son
……',父进程显示 'parent ……',观察结果,分析原因。
2.1、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
2.2、利用 wait( )来控制进程执行顺序
3.1、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
3.2、观察并分析出现的现象
4.1、写一个使用守护进程(daemon)的程序,来实现:
创建一个日志文件/var/log/Mydaemon.log ;
每分钟都向其中写入一个时间戳(使用 time_t 的格式) ;
5.1、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 killed!
5.2、用软中断通信实现进程同步的机理
6.1、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)。
操作系统实验实验 1
7.1、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1k 的消息发送和接收的程序。
8.1、 编制一长度为 1k 的共享存储区发送和接收的程序。
三、实验原理
1、 程既是一个独立拥有资源的基本单位,又是一个独立调度的基本单位。一个进程
实体由若干个区(段)组成,包括程序区、数据区、栈区、共享存储区等。每个
区又分为若干页,每个进程配置有唯一的进程控制块 PCB,用于控制和管理进程
。
2、 进程是进程映像的执行过程,也就是正在执行的进程实体。
3、 fork( )返回值意义如下:
0:在子进程中,pid 变量保存的 fork( )返回值为 0,表示当前进程是子进程。
>0:在父进程中,pid 变量保存的 fork( )返回值为子进程的 id 值(进程唯一标识
符)。
4、NIX/LINUX 中 fork( )是一个非常有用的系统调用,但在 UNIX/LINUX 中建立进程
除了 fork( )之外,也可用与 fork( ) 配合使用的 exec( )。
5、lockf(files,function,size)用作锁定文件的某些段或者整个文件。
6、每个信号都对应一个正整数常量(称为 signal number,即信号编号。定义在系统头
文件<signal.h>中),代表同一用户的诸进程之间传送事先约定的信息的类型,用于
通知某进程发生了某异常事件。每个进程在运行时,都要通过信号机制来检查是否
有信号到达。若有,便中断正在执行的程序,转向与该信号相对应的处理程序,以
完成对该事件的处理;处理结束后再返回到原来的断点继续执行。实质上,信号机
制是对中断机制的一种模拟,故在早期的 UNIX 版本中又把它称为软中断。
7、信号的发送,是指由发送进程把信号送到指定进程的信号域的某一位上。如果目标
进程正在一个可被中断的优先级上睡眠,核心便将它唤醒,发送进程就此结束。一
个进程可能在其信号域中有多个位被置位,代表有多种类型的信号到达,但对于一
类信号,进程却只能记住其中的某一个。
8、当一个进程要进入或退出一个低优先级睡眠状态时,或一个进程即将从核心态返回
用户态时,核心都要检查该进程是否已收到软中断。当进程处于核心态时,即使收
到软中断也不予理睬;只有当它返回到用户态后,才处理软中断信号。
9、管道,是指能够连接一个写进程和一个读进程的、并允许它们以生产者—消费者方
式进行通信的一个共享文件,又称为 pipe 文件。
10、消息机制允许由一个进程给其它任意的进程发送一个消息。
11、该机制可使若干进程共享主存中的某一个区域,且使该区域出现(映射)在多个
进程的虚地址空间中。
四、实验设备
Linux 系统
五、实验程序
1、创建子进程相关代码
#include <stdio.h>
#include<unistd.h>
int main( )
{
int p1,p2;
while((p1=fork( ))==-1); /*创建子进程 p1*/
if (p1==0) putchar('b');
else
{
while((p2=fork( ))==-1); /*创建子进程 p2*/
if(p2==0) putchar('c');
else putchar('a');
操作系统实验实验 1
}
}
修改后:
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main( )
{
int p1,p2,i;
while((p1=fork( ))== -1); /*创建子进程 p1*/
if (p1==0)
for(i=0;i<10;i++)
printf("daughter %d\n",i);
else
{
while((p2=fork( ))== -1); /*创建子进程 p2*/
if(p2==0)
for(i=0;i<10;i++)
printf("son %d\n",i);
else
for(i=0;i<10;i++)
printf("parent %d\n",i);
}
}
2、exec,wait 相关代码
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include <sys/wait.h>
void main( )
{
int pid;
pid=fork( ); /*创建子进程*/
switch(pid)
{
case -1: /*创建失败*/
printf("fork fail!\n");
exit(1);
case 0: /*子进程*/
execl("/bin/ls","ls","-1","-color",NULL);
printf("exec fail!\n");
exit(1);
default: /*父进程*/
wait(NULL); /*同步*/
printf("ls completed !\n");
exit(0);
}
}
3、lockf 相关代码
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
int main( )
{
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