进程管理实验实验报告

一、实验目的
1. 理解进程的基本概念，掌握进程的结构和生命周期。

2. 掌握进程的创建、终止、同步和通信的方法。

3. 熟悉进程调度算法和进程同步机制。

4. 通过实验加深对操作系统进程管理的理解。

二、实验环境
1. 操作系统：Linux
2. 编程语言：C/C++
3. 实验工具：gcc、make、xterm
三、实验内容
1. 进程的创建与终止
（1）使用fork()系统调用创建进程
编写一个C程序，通过fork()系统调用创建一个子进程。

父进程和子进程分别执行不同的任务，并输出各自的信息。

```c
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main() {
pid_t pid;
pid = fork();
if (pid == -1) {
printf("Fork failed!\n");
return 1;
printf("This is child process, PID: %d\n", getpid()); // 子进程执行的任务
} else {
printf("This is parent process, PID: %d\n", getpid()); // 父进程执行的任务
}
return 0;
}
```
（2）使用exec()系统调用替换子进程内容
在父进程中，使用exec()系统调用替换子进程的内容，执行新的程序。

```c
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
int main() {
pid_t pid;
pid = fork();
if (pid == -1) {
printf("Fork failed!\n");
return 1;
execlp("ls", "ls", "-l", (char )NULL);
printf("Exec failed!\n");
return 1;
} else {
wait(NULL);
}
return 0;
}
```
2. 进程同步与通信
（1）使用管道实现进程通信
编写一个C程序，使用管道实现父进程和子进程之间的通信。

```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
int main() {
int pipefd[2];
pid_t pid;
char buffer[100];
if (pipe(pipefd) == -1) {
perror("pipe");
exit(EXIT_FAILURE);
}
pid = fork();
if (pid == -1) {
perror("fork");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (pid == 0) {
close(pipefd[1]); // 关闭管道的写端
read(pipefd[0], buffer, sizeof(buffer)); // 读取父进程发送的数据 printf("Child process received: %s\n", buffer);
close(pipefd[0]); // 关闭管道的读端
exit(EXIT_SUCCESS);
} else {
close(pipefd[0]); // 关闭管道的读端
write(pipefd[1], "Hello, child!\n", 16); // 向子进程发送数据
close(pipefd[1]); // 关闭管道的写端
wait(NULL);
}
return 0;
}
```
（2）使用信号量实现进程同步
编写一个C程序，使用信号量实现两个进程的同步。

```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <semaphore.h>
sem_t sem1, sem2;
void child_process() {
sem_wait(&sem1); // 等待信号量sem1
printf("Child process is running...\n");
sleep(2);
sem_post(&sem2); // 释放信号量sem2
}
int main() {
pid_t pid;
int status;
if (sem_init(&sem1, 1, 0) == -1 || sem_init(&sem2, 1, 0) == -1) { perror("sem_init");
exit(EXIT_FAILURE);
}
pid = fork();
if (pid == -1) {
perror("fork");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (pid == 0) {
child_process(); // 子进程执行任务
exit(EXIT_SUCCESS);
} else {
sem_post(&sem1); // 释放信号量sem1
wait(&status);
printf("Parent process finished.\n");
sem_destroy(&sem1);
sem_destroy(&sem2);
}
return 0;
}
```
四、实验总结
通过本次实验，我们对Linux操作系统的进程管理有了更深入的理解。

我们学习了进程的创建、终止、同步和通信的方法，掌握了进程调度算法和进程同步机制。

实验过程中，我们遇到了一些问题，如信号量初始化失败、管道通信失败等，通过查阅资料和请教同学，我们成功解决了这些问题。

本次实验提高了我们的编程能力和问题解决能力，为今后学习操作系统课程打下了基础。