实验四 Linux进程互斥

合集下载

实验、进程的同步与互斥——生产者消费者

实验、进程的同步与互斥——⽣产者消费者1. 1. 实验⽬的两个或两个以上的进程,不能同时进⼊关于同⼀组共享变量的临界区域,否则可能发⽣与时间有关的错误,这种现象被称作进程互斥。

对CPU的速度和数⽬不做出任何假设的前提下，并发进程互斥访问临界资源，是⼀个较好的解决⽅案。

另外，还需要解决异步环境下的进程同步问题。

所谓异步环境是指：相互合作的⼀组并发进程，其中每⼀个进程都以各⾃独⽴的、不可预知的速度向前推进；但它们⼜需要密切合作，以实现⼀个共同的任务，即彼此“知道”相互的存在和作⽤。

实验⽬的：分析进程争⽤资源的现象，学习解决进程同步与互斥的⽅法。

本实验属于设计型实验，实验者可根据⾃⾝情况选⽤合适的开发环境和程序架构。

1. 2. 实验原理信号量的PV操作与处理相关，P表⽰通过的意思，V表⽰释放的意思。

1962年，狄克斯特拉离开数学中⼼进⼊位于荷兰南部的艾恩德霍芬技术⼤学(Eindhoven Technical University)任数学教授。

在这⾥，他参加了X8计算机的开发，设计与实现了具有多道程序运⾏能⼒的操作系统——THE Multiprogramming System。

THE是艾恩德霍芬技术⼤学的荷兰⽂Tchnische Hoogeschool Eindhov –en的词头缩写。

狄克斯特拉在THE这个系统中所提出的⼀系统⽅法和技术奠定了计算机现代操作系统的基础，尤其是关于多层体系结构，顺序进程之间的同步和互斥机制这样⼀些重要的思想和概念都是狄克斯特拉在THE中⾸先提出并为以后的操作系统如UNIX等所采⽤的。

为了在单处理机的情况下确定进程(process)能否占有处理机，狄克斯特拉将每个进程分为“就绪”(ready)、“运⾏”(running)和“阻塞”(blocking)三个⼯作状态。

由于在任⼀时刻最多只有⼀个进程可以使⽤处理机，正占⽤着处理机的进程称为“运⾏”进程。

当某进程已具备了使⽤处理机的条件，⽽当前⼜没有处理机供其使⽤，则使该进程处于“就绪”状态。

进程控制实验报告

一、实验目的本次实验旨在通过Linux操作系统的实践操作，加深对进程控制概念的理解。

通过学习进程的创建、调度、同步、通信等基本操作，掌握进程控制的基本方法，并了解进程间通信的机制。

二、实验环境1. 硬件环境：Intel(R) Core(TM) i5-3210M CPU2.50GHz，4.00GB内存。

2. 软件环境：64位Linux操作系统。

三、实验内容1. 进程的创建与终止2. 进程的调度与优先级3. 进程同步与互斥4. 进程间通信四、实验步骤1. 进程的创建与终止（1）使用`fork()`函数创建子进程，通过比较返回值判断创建是否成功。

```cpid_t pid = fork();if (pid < 0) {perror("fork failed");exit(1);}```（2）使用`exit()`函数终止进程。

```cexit(0);```2. 进程的调度与优先级（1）使用`nice()`函数调整进程优先级。

```cnice(10); // 降低进程优先级```（2）使用`priority_seta()`函数设置进程优先级。

```cstruct sched_param param;param.sched_priority = 10;if (sched_setscheduler(pid, SCHED_RR, &param) == -1) { perror("sched_setscheduler failed");exit(1);}```3. 进程同步与互斥（1）使用`semaphore_t`类型的信号量实现进程同步。

```csemaphore_t sem;sem_init(&sem, 0, 1);sem_wait(&sem);// 执行临界区代码sem_post(&sem);sem_destroy(&sem);```（2）使用`mutex_t`类型的互斥锁实现进程互斥。

进程的同步与互斥实验报告

进程的同步与互斥实验报告1.实验目的进程（线程）的同步与互斥是操作系统中非常重要的概念，本实验旨在通过实际操作，加深对这些概念的理解和掌握。

通过编写多个进程（线程），并在其间进行同步与互斥操作，验证同步与互斥的实际效果。

2.实验环境本实验在Linux系统下进行，使用C/C++语言编程。

3.实验内容3.1同步在实验中，我们编写了两个进程A和B，这两个进程需要按照特定的顺序执行。

为了实现同步，我们使用信号量机制来确保进程A和B按照正确的顺序执行。

3.2互斥在实验中，我们编写了多个进程C和D，这些进程需要同时对一个共享资源进行访问。

为了实现互斥，我们使用互斥锁机制来确保同一时刻只有一个进程访问共享资源。

4.实验过程4.1同步实验编写进程A和进程B的代码，使用信号量机制实现同步。

进程A先运行，然后通过信号量唤醒进程B，进程B再开始执行。

通过观察进程的运行顺序，验证同步机制是否起作用。

4.2互斥实验编写进程C和进程D的代码，使用互斥锁机制实现互斥。

进程C和进程D同时对一个共享资源进行访问，通过互斥锁来确保同一时刻只有一个进程访问共享资源。

观察进程的输出结果，验证互斥机制是否起作用。

5.实验结果5.1同步实验结果进程A开始执行进程A执行完毕进程B开始执行进程B执行完毕5.2互斥实验结果进程C开始执行进程C访问共享资源进程C执行完毕进程D开始执行进程D访问共享资源进程D执行完毕6.实验分析通过上述结果可以看出，同步实验中进程A和进程B按照正确的顺序执行，证明了同步机制的有效性。

互斥实验中进程C和进程D能够正确地交替访问共享资源，证明了互斥机制的有效性。

7.实验总结通过本次实验，我深刻理解了进程（线程）的同步与互斥，并通过实际操作加深了对这些概念的理解。

同步和互斥是操作系统中非常重要的概念，对于应对资源竞争和提高程序性能具有重要意义。

在实际开发中，我们应该合理使用同步和互斥机制，以确保程序的正确性和并发执行的效率。

信号量机制解决互斥问题实验报告

信号量机制解决互斥问题实验报告一、实验目的本实验旨在通过实际操作，深入理解信号量机制在解决互斥问题中的应用，并掌握其实现原理。

通过实验，我们将观察信号量如何确保对共享资源的互斥访问，从而提高多线程程序的安全性和稳定性。

二、实验环境操作系统：Linux编程语言：C语言开发工具：gcc编译器、终端三、实验原理信号量机制是一种常用的同步原语，用于解决多线程或多进程间的互斥问题。

信号量是一个整数值，通常用于表示资源的数量。

在解决互斥问题时，信号量通过维护一个非负的整数值来确保对共享资源的互斥访问。

四、实验步骤创建两个线程，它们需要访问共享资源。

使用信号量来同步这两个线程，确保它们不会同时访问共享资源。

在访问共享资源之前，线程必须获取信号量。

如果信号量的值为0，线程将被阻塞，直到信号量的值变为正值。

当线程完成对共享资源的访问后，释放信号量，使其值加1。

重复上述步骤，直到完成所有线程的同步操作。

五、实验代码实现以下是一个简单的C语言示例代码，演示了如何使用信号量解决互斥问题：#include <stdio.h>#include <pthread.h>// 定义共享资源数和线程数#define RESOURCE_COUNT 5#define THREAD_COUNT 2// 定义信号量变量pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;int semaphore = RESOURCE_COUNT; // 初始化为可用资源数void *thread_func(void *arg) {int i;for (i = 0; i < RESOURCE_COUNT; i++) {pthread_mutex_lock(&mutex); // 获取互斥锁，保护临界区代码printf("Thread %ld is accessing resource %d\n",pthread_self(), i);semaphore--; // 占用一个资源pthread_mutex_unlock(&mutex); // 释放互斥锁，允许其他线程进入临界区代码sleep(1); // 模拟耗时操作}pthread_exit(NULL);}int main() {pthread_t threads[THREAD_COUNT];int i;for (i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {pthread_create(&threads[i], NULL, thread_func, NULL); // 创建线程并执行函数thread_func()}for (i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {pthread_join(threads[i], NULL); // 等待所有线程执行完毕}return 0;}六、实验结果与分析通过运行上述代码，我们可以观察到以下实验结果：在多线程环境下，当一个线程正在访问共享资源时，其他线程将被阻塞，直到资源被释放。

进程管理实验报告分析(3篇)

第1篇一、实验背景进程管理是操作系统中的一个重要组成部分，它负责管理计算机系统中所有进程的创建、调度、同步、通信和终止等操作。

为了加深对进程管理的理解，我们进行了一系列实验，以下是对实验的分析和总结。

二、实验目的1. 加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。

2. 进一步认识并发执行的实质。

3. 分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法。

4. 了解Linux系统中进程通信的基本原理。

三、实验内容1. 使用系统调用fork()创建两个子进程，父进程和子进程分别显示不同的字符。

2. 修改程序，使每个进程循环显示一句话。

3. 使用signal()捕捉键盘中断信号，并通过kill()向子进程发送信号，实现进程的终止。

4. 分析利用软中断通信实现进程同步的机理。

四、实验结果与分析1. 实验一：父进程和子进程分别显示不同的字符在实验一中，我们使用fork()创建了一个父进程和两个子进程。

在父进程中，我们打印了字符'a'，而在两个子进程中，我们分别打印了字符'b'和字符'c'。

实验结果显示，父进程和子进程的打印顺序是不确定的，这是因为进程的并发执行。

2. 实验二：每个进程循环显示一句话在实验二中，我们修改了程序，使每个进程循环显示一句话。

实验结果显示，父进程和子进程的打印顺序仍然是随机的。

这是因为并发执行的进程可能会同时占用CPU，导致打印顺序的不确定性。

3. 实验三：使用signal()捕捉键盘中断信号，并通过kill()向子进程发送信号在实验三中，我们使用signal()捕捉键盘中断信号（按c键），然后通过kill()向两个子进程发送信号，实现进程的终止。

实验结果显示，当按下c键时，两个子进程被终止，而父进程继续执行。

这表明signal()和kill()在进程控制方面具有重要作用。

4. 实验四：分析利用软中断通信实现进程同步的机理在实验四中，我们分析了利用软中断通信实现进程同步的机理。

实验四同步与互斥Linux实验报告

实验四同步与互斥【实验目的和要求】1、掌握进程（线程）的同步与互斥。

2、掌握生产者消费者问题的实现方法。

3、掌握多线程编程方法。

【实验内容】实现生产者消费者问题1、有一个仓库，生产者负责生产产品，并放入仓库，消费者会从仓库中拿走产品(消费)。

2、仓库中每次只能入一个(生产者或消费者)。

3、仓库中可存放产品的数量最多10个,当仓库放满时，生产者不能再放入产品。

4、当仓库空时，消费者不能从中取出产品。

5、生产、消费速度不同。

【实验原理】1、信号量mutex提供对缓冲池访问的互斥要求并初始化为1，信号量empty和full分别用来表示空缓冲项和满缓冲项的个数，信号量empty初始化为n，信号量full初始化为0。

2、定义如下结构及数据：定义缓冲区内的数据类型：typedef int buffer_item;缓冲区：buffer_item buffer[BUFFER_SIZE];对缓冲区操作的变量：int in,out;信号量mutex提供了对缓冲池访问的互斥要求：pthread_mutex_t mutex;信号量empty和full分别表示空缓冲顶和满缓冲顶的个数：sem_t empty,full; 可以设定生产者的生产速度及消费者的消费速度：int pro_speed,con_speed;对缓冲区操作的自增函数：#define inc(k) if(k < BUFFER_SIZE) k = k+1;else k=03、并定义了如下实现问题的函数模块：将生产的产品放入缓冲区： int insert_item(buffer_item item)从缓冲区内移走一个产品： int remove_item(buffer_item *item)生产者进程：void *producer(void *param)消费者进程：void *consumer(void *param)生产者结构进程消费者结构进程【程序代码】//sx.c#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<pthread.h>#include<semaphore.h>#include<time.h>#define inc(k) if(k<BUFFER_SIZE) k=k+1;else k=0#define BUFFER_SIZE 10//缓冲区的大小typedef int buffer_item;//定义缓冲区内的数据类型buffer_item buffer[BUFFER_SIZE];//缓冲区int in,out;//对缓冲区操作的变量pthread_mutex_t mutex;//信号量mutex提供了对缓冲池访问的互斥要求sem_t empty,full;//信号量empty和full分别表示空缓冲顶和满缓冲顶的个数int pro_speed,con_speed;//可以设定生产者的生产速度及消费者的消费速度int insert_item(buffer_item item){//将生产的产品放入缓冲区buffer[in]=item;printf("******insert缓冲池第%d号******\n",in);inc(in);}int remove_item(buffer_item *item){//从缓冲区内移走一个产品*item = buffer[out];printf("******remove缓冲池第%d号******\n",out);inc(out);}void *producer(void *param){//生产者进程buffer_item item;int num = 0;while(1){sleep(rand()%(16-pro_speed));printf("\n******第%d次生产******\n",++num);printf("******等待empty信号******\n");sem_wait(&empty);printf("******等待解锁******\n");pthread_mutex_lock(&mutex);printf("******上锁，准备生产******\n");item = rand()%1000+1;printf("******生产产品%d*******\n",item);insert_item(item);printf("*******解锁******\n");printf("******第%d次生产结束*******\n\n",num); pthread_mutex_unlock(&mutex);sem_post(&full);}}void *consumer(void *param){//消费者进程buffer_item item;int num = 0;while(1){sleep(rand()%(16-con_speed));printf("\n******第%d次消费*****\n",++num); printf("******等待full信号******\n");sem_wait(&full);printf("******等待解锁******\n");pthread_mutex_lock(&mutex);printf("******上锁，准备消费******\n"); remove_item(&item);pthread_mutex_unlock(&mutex);sem_post(&empty);printf("******消费产品%d*******\n",item);printf("*******解锁******\n");printf("******第%d次消费结束*******\n\n",num); }}int main()//主函数{pthread_t tid1,tid2;pthread_attr_t attr1,attr2;srand(time(NULL));pthread_mutex_init(&mutex,NULL);//初始化sem_init(&empty,0,BUFFER_SIZE);sem_init(&full,0,0);in=0;out=0;printf("***********************\n");printf("********开始！***********\n");printf("***********************\n");printf("生产者速度(1-15):\n");scanf("%d",&pro_speed);printf("消费者速度(1-15):\n");scanf("%d",&con_speed);pthread_attr_init(&attr1);pthread_create(&tid1,&attr1,producer,NULL);pthread_attr_init(&attr2);pthread_create(&tid2,&attr2,consumer,NULL);sleep(100);printf("*******程序over*******\n");return 0;}【实验步骤】编写程序代码gedit sx.c,再对代码进行编译gcc sx.c –o sx –lpthread，编译无错误，进行运行./sx，根据提示要求进行填写生产者和消费速度，观察消费者和生产者进程。

进程的管理实验报告

一、实验目的1. 理解进程的基本概念和进程状态转换过程。

2. 掌握进程创建、进程同步和进程通信的方法。

3. 了解进程调度算法的基本原理和实现方法。

4. 通过实验加深对进程管理的理解，提高操作系统实践能力。

二、实验环境1. 操作系统：Linux2. 编程语言：C/C++3. 开发工具：GCC三、实验内容1. 进程创建与状态转换（1）使用fork()函数创建一个子进程，并观察父进程和子进程的进程ID。

（2）使用exec()函数替换子进程的映像，实现进程的创建。

（3）观察进程状态转换过程，如创建、运行、阻塞、就绪、终止等。

2. 进程同步（1）使用互斥锁（mutex）实现进程的互斥访问共享资源。

（2）使用信号量（semaphore）实现进程的同步，如生产者-消费者问题。

（3）观察进程同步的效果，确保进程安全执行。

3. 进程通信（1）使用管道（pipe）实现进程间的单向通信。

（2）使用消息队列（message queue）实现进程间的双向通信。

（3）使用共享内存（shared memory）实现进程间的快速通信。

（4）观察进程通信的效果，确保数据正确传递。

（1）实现基于优先级的进程调度算法，如先来先服务（FCFS）和最高优先级优先（HPF）。

（2）实现基于时间片的轮转调度算法（RR）。

（3）观察进程调度算法的效果，分析不同算法的优缺点。

四、实验步骤1. 编写程序实现进程创建与状态转换，使用fork()和exec()函数。

2. 编写程序实现进程同步，使用互斥锁和信号量。

3. 编写程序实现进程通信，使用管道、消息队列和共享内存。

4. 编写程序实现进程调度，使用优先级调度和时间片轮转调度。

5. 编译并运行程序，观察实验结果，分析实验现象。

五、实验结果与分析1. 进程创建与状态转换通过实验，我们成功创建了父进程和子进程，并观察到进程ID的变化。

在进程创建过程中，父进程的进程ID与子进程的进程ID不同，说明子进程是独立于父进程的实体。

操作系统实验报告——进程同步与互斥

操作系统实验报告——进程同步与互斥一、实验内容本实验主要内容是通过编写程序来实现进程的同步与互斥。

具体来说，是通过使用信号量来实现不同进程之间的同步和互斥。

我们将编写两个进程，一个进程负责打印奇数，另一个进程负责打印偶数，两个进程交替打印，要求打印的数字从1开始，直到100结束。

二、实验原理进程的同步是指多个进程之间按照一定的顺序执行，进程之间互相等待的关系。

而进程的互斥是指多个进程竞争同一个资源，需要通过其中一种方式来避免同时访问共享资源，以免造成数据错乱。

在本实验中，我们使用信号量来实现进程的同步与互斥。

信号量是一个计数器，用于表示一些共享资源的可用数量。

进程在访问共享资源时，需要先对信号量进行操作，当信号量大于0时，表示资源可用，进程可以访问；当信号量等于0时，表示资源不可用，进程需要等待。

进程同步的实现可以通过信号量的P操作与V操作来完成。

P操作用于申请资源，当资源可用时，将计数器减一，并进入临界区；V操作用于释放资源，当资源使用完毕时，将计数器加一，使等待资源的进程能够申请。

进程互斥的实现可以通过信号量的P操作与V操作结合临界区来完成。

当多个进程需要访问共享资源时，需要先进行P操作，进入临界区，访问完毕后进行V操作，离开临界区。

三、实验步骤1.首先，我们需要创建两个进程，一个进程负责打印奇数，另一个进程负责打印偶数。

2. 然后，我们创建一个共享变量count，用来记录打印的数字。

3. 接着，我们创建两个信号量odd和even，用来控制进程的同步与互斥。

odd信号量初始值为1，表示打印奇数的进程可以访问；even信号量初始值为0，表示打印偶数的进程需要等待。

4.编写奇数打印进程的代码，首先进行P操作，判断奇数信号量是否大于0，如果大于0，表示可以打印奇数。

5. 如果可以打印奇数，将count加一，并输出当前的奇数，然后进行V操作，释放偶数打印进程的等待。

6.同样的，编写偶数打印进程的代码，首先进行P操作，判断偶数信号量是否大于0，如果大于0，表示可以打印偶数。

操作系统原理实验4-进程控制

《操作系统原理》实验报告
实验序号：4 实验项目名称：进程控制
一、实验目的及要求
1. 加深对进程信号量的理解。

2. 理解进程同步与互斥机制。

3. 掌握Linux操作系统下的进程控制编程。

二、实验设备（环境）及要求
1.虚拟机VMware Workstation、Ubuntu操作系统和C语言编程。

2.编写一段程序，使用系统调用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Ctrl C键），当捕捉到中断信号后，父进程调用kill()向两个子进程发出信号，子进程捕捉到信号后，分别输出下面信息后终止：
child process 1 is killed by parent!
child process 2 is killed by parent!
父进程等待两个子进程终止后，输出以下信息后终止：
parent process is killed!
三、实验内容与步骤
代码：
在终端上进行测试
四、实验结果与数据处理
五、分析与讨论
了解了计算机进程的管理以及signal（）函数的作用。

六、教师评语成绩。

linux线程间同步和互斥的方法

linux线程间同步和互斥的方法随着计算机技术的飞速发展，多线程应用已经变得越来越普遍。

在Linux操作系统中，多线程是一种强大的工具，它允许程序同时执行多个任务，从而提高系统的并发性和效率。

然而，多线程应用也带来了一些挑战，如线程间的同步和互斥问题。

本文将介绍Linux线程间同步和互斥的方法。

一、互斥（Mutex）互斥是最基本的同步机制之一，用于保护共享资源，防止多个线程同时访问同一资源而造成数据混乱。

在Linux中，可以使用pthread_mutex_t类型来创建互斥锁。

使用pthread_mutex_lock()函数来锁定互斥锁，确保同一时刻只有一个线程可以访问被保护的资源；使用pthread_mutex_unlock()函数来解锁互斥锁，允许其他线程访问该资源。

二、条件变量（ConditionVariable）条件变量是一种更复杂的同步机制，它允许一个或多个线程在满足某个条件时被唤醒。

在Linux中，可以使用pthread_cond_t类型来创建条件变量。

线程可以通过pthread_cond_wait()函数进入等待状态，直到条件满足时被唤醒。

使用pthread_cond_signal()或pthread_cond_broadcast()函数来通知其他等待的线程。

三、读写锁（Read-WriteLock）读写锁是一种更高效的同步机制，它允许多个读线程同时访问共享资源，但在写操作时只允许一个写线程访问。

在Linux中，可以使用pthread_rwlock_t类型来创建读写锁。

读线程可以同时获取读锁，而写线程必须获取写锁。

当写线程释放写锁时，读线程可以再次获取读锁。

这种机制可以提高并发性能，降低资源争用的开销。

四、信号量（Semaphore）信号量是一种用于控制并发访问的计数器。

它通常用于计数有限的资源数量，如文件描述符或磁盘空间。

在Linux中，可以使用sem_t 类型来创建信号量。

使用sem_wait()函数来减少信号量的值，表示消耗了一个资源；使用sem_post()函数来增加信号量的值，表示释放了一个资源。

进程互斥实验报告

一、实验目的1. 理解进程互斥的概念和意义。

2. 掌握进程互斥的实现方法。

3. 熟练运用信号量机制解决进程互斥问题。

二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：C++3. 开发工具：Visual Studio 2019三、实验内容1. 进程互斥的概念进程互斥是指两个或多个进程不能同时进入关于同一组共享变量的临界区域。

如果多个进程同时访问临界资源，可能会导致数据不一致或程序错误。

因此，进程互斥是操作系统中的一个重要概念。

2. 进程互斥的实现方法（1）软件方法：通过程序设计实现进程互斥，如使用锁（Lock）机制、信号量（Semaphore）机制等。

（2）硬件方法：利用处理器提供的特殊指令实现进程互斥，如Test-and-Set指令。

3. 信号量机制信号量是一种整数变量，用于实现进程同步和互斥。

信号量有三种操作：P操作（等待）、V操作（信号）和初始化。

（1）P操作：当进程需要访问临界资源时，先执行P操作。

如果信号量的值大于0，则将其减1，进程继续执行；如果信号量的值等于0，则进程进入阻塞状态，等待其他进程释放信号量。

（2）V操作：当进程访问完临界资源后，执行V操作。

如果此时有其他进程因P操作而阻塞，则将其唤醒，继续执行。

（3）初始化：将信号量的值设置为1，表示临界资源可用。

4. 实验步骤（1）创建一个信号量对象。

（2）在访问临界资源前，执行P操作。

（3）访问临界资源。

（4）访问完成后，执行V操作。

（5）重复步骤（2）至（4）。

5. 实验程序以下是一个使用信号量实现进程互斥的示例程序：```cpp#include <iostream>#include <thread>#include <semaphore.h>// 创建信号量sem_t sem;// 访问临界资源的函数void accessResource() {// 执行P操作sem_wait(&sem);// 访问临界资源std::cout << "进程 " << std::this_thread::get_id() << " 正在访问临界资源" << std::endl;// 执行V操作sem_post(&sem);}int main() {// 初始化信号量sem_init(&sem, 0, 1);// 创建多个线程std::thread t1(accessResource);std::thread t2(accessResource);std::thread t3(accessResource);// 等待线程结束t1.join();t2.join();t3.join();// 销毁信号量sem_destroy(&sem);return 0;}```6. 实验结果与分析通过运行实验程序，可以观察到多个线程交替访问临界资源，实现了进程互斥。

操作系统实验4-Linux 进程管理

实验四Linux进程管理实验—、实验目的1 .在本实验中学习Linux操作系统的进程状态，并通过编写一些简单代码来观察各种情况下，Linux进程的状态, 进一步理解进程的状态及其转换机制。

2.通过本实验学习如何创建Linux进程及线程，通过实验，观察Linux进程及线程的异步执行。

理解进程及线程的区别及特性，进一步理解进程是资源分配单位，线程是独立调度单位。

二、实验环境硬件环境：计算机一台，局域网环境；软件环境：Linux Ubuntu操作系统，gcc编译器。

三、实验内容和步骤1、Linux进程状态及其相互转换Linux系统中的进程主要有以下六种状态。

(1)TASK_RUNNING (可运行状态)。

正在运行的进程或在可运行进程队列(run_queue)中等待运行的进程处于该状态。

它实际上包含一般操作系统原理教材中所谓进程三种基本状态中的运行态和就绪两种状态。

当CPU空闲时，进程调度程序只在处于该状态的进程中选择优先级最高的进程运行。

Linux中运行态的进程可以进一步细分为3种：内核运行态、用户运行态和就绪态。

(2)TASKJNTERRUPTIBLE (可中断阻塞状态)。

处于可中断阻塞状态的进程排成一个可中断阻塞状态进程队列, 该队列中的阻塞进程在资源有效时，能被信号或中断唤醒进入到运行态队列。

(3)TASK.UNINTERRUPTIBLE (不可中断阻塞状态)。

不可中断指的是进程不响应信号。

处于不可中断阻塞状态的进程排成一个不可中断阻塞状态进程队列。

该队列中的阻塞进程，不可被其他进程唤醒，只有被使用wake_up() 函数明确唤醒时才能转换到可运行的就绪状态。

(4)TASK_STOP/TASK_TRACED (暂停状态)。

当进程收到信号 SIGSTOP、SIGTSTP. SIGTTIN 或 SIGTTOU 时就会进入暂停状态。

可向其发送SIGCONT信号，让进程转换到可运行状态。

(5)TASK_DEAD-EXIT_ZOMBIE (僵死状态)。

进程管理实验报告

一、实验目的1. 理解进程的概念及其在操作系统中的作用。

2. 掌握Linux环境下进程的创建、调度、同步与通信等基本操作。

3. 通过实验加深对进程管理知识的理解和应用。

二、实验环境1. 操作系统：Linux2. 实验工具：xshell、vi编辑器、gcc编译器三、实验内容1. 进程的创建与终止2. 进程的调度策略3. 进程同步与互斥4. 进程间的通信四、实验步骤1. 进程的创建与终止（1）编写C语言程序，使用fork()系统调用创建子进程。

（2）通过exec()系统调用执行新的程序，实现进程替换。

（3）使用waitpid()函数等待子进程结束。

（4）使用kill()函数终止指定进程。

2. 进程的调度策略（1）观察Linux系统中进程调度算法，如FCFS、RR、SJF等。

（2）编写程序，模拟不同的调度算法，分析其性能。

3. 进程同步与互斥（1）使用信号量实现进程同步，如生产者-消费者问题。

（2）使用互斥锁实现进程互斥，如银行家算法。

4. 进程间的通信（1）使用管道实现进程间通信。

（2）使用消息队列实现进程间通信。

（3）使用共享内存实现进程间通信。

五、实验结果与分析1. 进程的创建与终止通过实验，我们掌握了使用fork()、exec()、waitpid()、kill()等系统调用创建、替换、等待和终止进程的方法。

在实际应用中，进程的创建与终止是进程管理的基础。

2. 进程的调度策略通过模拟不同的调度算法，我们发现FCFS算法简单，但效率较低；RR算法适用于交互式系统，但可能导致进程饥饿；SJF算法效率较高，但难以实现。

在实际应用中，应根据系统需求选择合适的调度算法。

3. 进程同步与互斥通过使用信号量和互斥锁，我们实现了进程同步与互斥。

在实际应用中，进程同步与互斥是保证系统正确性和效率的关键。

4. 进程间的通信通过使用管道、消息队列和共享内存，我们实现了进程间的通信。

在实际应用中，进程间的通信是提高系统并发性和效率的重要手段。

linux进程管理的实验报告

linux进程管理的实验报告Linux进程管理的实验报告引言：Linux操作系统是一种开源的操作系统，以其稳定性和高度可定制性而受到广泛使用。

在Linux系统中，进程管理是一个重要的组成部分，它负责控制和管理系统中运行的进程。

本实验报告旨在探讨Linux进程管理的相关概念和实践。

一、进程的基本概念进程是指在计算机系统中正在运行的一个程序实例。

每个进程都有自己的内存空间、寄存器和状态。

在Linux系统中，每个进程都有一个唯一的进程标识符（PID），用于标识和管理进程。

二、进程的创建和终止在Linux系统中，进程的创建是通过fork()系统调用来实现的。

fork()系统调用会创建一个新的进程，新进程是原进程的一个副本，包括代码、数据和堆栈等。

新进程和原进程共享相同的代码段，但是拥有独立的数据和堆栈。

进程的终止可以通过exit()系统调用来实现。

当一个进程调用exit()系统调用时，它会释放所有的资源，并通知操作系统该进程已经终止。

此外，父进程可以通过wait()系统调用来等待子进程的终止，并获取子进程的退出状态。

三、进程的调度和优先级在Linux系统中，进程的调度是由调度器负责的。

调度器根据进程的优先级和调度策略来确定下一个要运行的进程。

Linux系统中有多种调度策略，如先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、轮转调度（Round Robin）等。

进程的优先级用一个数字表示，范围从-20到19，其中-20表示最高优先级，19表示最低优先级。

较高优先级的进程会被优先调度，以保证其能够及时响应用户的请求。

四、进程的状态转换在Linux系统中，进程可以处于不同的状态，如运行态、就绪态和阻塞态等。

进程的状态转换是由操作系统根据进程的行为和外部事件来控制的。

当一个进程被创建时，它处于就绪态，等待被调度执行。

当进程获得CPU资源并开始执行时，它进入运行态。

当进程需要等待某个事件发生时，如等待用户输入或等待某个文件读写完成，它会进入阻塞态。

Linux的信号量（semaphore）与互斥（mutex）

Linux的信号量（semaphore）与互斥（mutex）在多线程编程中，出于各种原因我们会用到锁或者信号量等各种机制对一些操作进行控制，这里面就讲述linux C编程时，常用的两种方式：信号量方式和锁方式锁：用来做互斥，用于保护某个资源在当下只能被多个线程中的一个访问，用于一个进程的多线程之间信号量：用来做同步，用于保证多个线程之间按照既定顺序执行步骤，可以用于一个进程的多线程，据说也可以用于多个进程wxy：锁是为了保护某个资源，从上锁的那一刻，如果不涉及资源(多线程可访问的那些变量？或者叫全局变量，或者类中的成员变量等等...),照样可以走下去信号量是为了同步的，从上信号量那一刻，就不能动了，除非另一个想成给我发信号(post),说你可以继续了，与是我才继续走下去一：Mutex(锁)1,用法举例(经试验)//0.头文件引入#include <mutex>//1.定义锁mutex mutex_me;线程1 线程2//2.上所 //2.上所mutex_me.lock() mutex_me.lock()/*step1*/ /*step1*/ /*资源*//*step2*///3.解锁mutex_me.unlock() /*资源*//*step2*///3.解锁mutex_me.unlock()2,信号量1，用法举例(未经试验）//0.头文件引入#include <semaphore.h>//1.定义/创建信号量sem_t semaphoretcpItem;sem_init(&semaphoretcpItem, 0, 1);线程1 线程2//2.等待信号量 //3.释放信号量sem_wait(&semaphoretcpItem);)sem_post(&semaphoretcpItem);/*step1*/ /*step2*/ /*资源*//*step3*/2,相关函数解析sem_init():用来初始化一个信号量。

进程管理_实验报告

一、实验目的1. 理解Linux操作系统中进程的概念，明确进程与程序的区别。

2. 掌握Linux下进程的创建、调度、同步与通信等基本操作。

3. 学会使用Linux命令查看和管理进程。

二、实验环境1. 操作系统：Linux2. 编程语言：C/C++3. 开发工具：gcc、gdb三、实验内容1. 进程创建与调度2. 进程同步与互斥3. 进程通信4. 进程控制四、实验步骤1. 进程创建与调度（1）编写一个C程序，创建一个子进程，并在父进程中打印出子进程的进程标识符（PID）。

```c#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>int main() {pid_t pid;pid = fork(); // 创建子进程if (pid == 0) { // 子进程printf("子进程的PID：%d\n", getpid());} else if (pid > 0) { // 父进程printf("父进程的PID：%d，子进程的PID：%d\n", getpid(), pid); } else {printf("创建子进程失败\n");}return 0;}```（2）编译并运行程序，观察结果。

2. 进程同步与互斥（1）编写一个C程序，使用互斥锁（mutex）实现两个进程的同步。

```c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <pthread.h>pthread_mutex_t mutex;void thread_func(void arg) {pthread_mutex_lock(&mutex); // 获取互斥锁printf("线程 %ld 获取了互斥锁\n", pthread_self());sleep(1);pthread_mutex_unlock(&mutex); // 释放互斥锁return NULL;}int main() {pthread_t thread1, thread2;pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化互斥锁pthread_create(&thread1, NULL, thread_func, (void )1);pthread_create(&thread2, NULL, thread_func, (void )2);pthread_join(thread1, NULL);pthread_join(thread2, NULL);pthread_mutex_destroy(&mutex); // 销毁互斥锁return 0;}```（2）编译并运行程序，观察结果。

进程间的互斥和同步问题(一)

进程间的互斥和同步问题(一)进程间的互斥和同步问题在多进程编程中，进程间的互斥和同步问题是一个重要的概念。

下面列举了相关的问题，并对其进行解释说明。

1. 互斥问题•定义：互斥指的是多个进程或线程对同一共享资源的访问是否有序的问题。

•问题描述：当多个进程同时竞争一个共享资源时，可能会出现资源竞争和数据不一致的情况。

•解决方案：使用互斥锁（Mutex）来实现对共享资源的互斥访问，保证每一次只有一个进程或线程能够访问该资源。

2. 同步问题•定义：同步指的是多个进程或线程之间如何进行有序的合作和协调。

•问题描述：当多个进程之间存在依赖关系，需要按照特定的顺序执行时，可能会出现数据不一致或死锁的情况。

•解决方案：使用同步机制（如信号量、条件变量等）来实现进程间的同步，保证各个进程按照特定的顺序执行。

3. 死锁问题•定义：死锁是指在多进程或多线程系统中，彼此因争夺资源而陷入无限等待的状态。

•问题描述：当多个进程互相持有对方所需的资源并等待对方释放资源时，可能会导致死锁的发生。

•解决方案：通过合理的资源分配和调度策略，避免进程之间出现相互依赖的情况，从而避免死锁的发生。

4. 临界区问题•定义：临界区是指在多进程或多线程环境中访问共享资源的一段代码区域。

•问题描述：当多个进程同时访问临界区时，可能会出现数据不一致或竞态条件的问题。

•解决方案：使用互斥锁或其他同步机制来保护临界区的访问，只有获得锁的进程才能够执行临界区的代码，其他进程必须等待。

5. 进程间通信问题•定义：进程间通信（IPC，Inter-Process Communication）指的是实现不同进程之间的信息交换和数据传输。

•问题描述：当多个进程之间需要共享数据或进行协作时，需要有效的通信机制来实现数据的传递。

•解决方案：使用各种IPC机制（如管道、消息队列、共享内存等）来实现进程间的通信，保证数据的正确传输和共享。

综上所述，进程间的互斥和同步问题是多进程编程中不可忽视的重要问题，通过合理的设计和使用适当的同步机制，可以有效解决这些问题，提高程序的并发性和可靠性。

操作系统linux版实验报告

操作系统实验报告（Ｌiｎux版）网络142 潘豹 1４２999实验一观察Liｎuｘ进程状态一、实验目得在本实验中学习Liｎｕx操作系统得进程状态，并通过编写一些简单代码来观察各种情况下，Lｉｎux进程得状态,进一步理解进程得状态及其转换机制。

二、实验环境硬件环境：计算机一台,局域网环境;软件环境:Linｕx Ｕbuntu操作系统，ｇcc编译器。

（四）查瞧“不可中断阻塞”状态(D)创建一个C程序,如ｕnｉnｔeｒ＿ｓｔａtus、c，让其睡眠30ｓ代码：#ｉnclude<unisｔd、ｈ〉#incｌｕde<stdｉo、h〉int maiｎ（）｛iｎt ｉ=0,j=0,k=0;for(i=0;i<１00０000；i＋+）{ｆor（j＝０；j＜１0００000;j++）｛k++；ｋ--;}}｝实验结果:（二)查瞧“暂停”状态（Ｔ)运行run_ｓtａtuｓ进程,其进入R状态：代码同上：（三）查瞧“可中断阻塞”状态(Ｓ)创建一个C程序,如intｅrrｕptibｌie＿status、c,让其睡眠3０s编译链接,后台运行该程序（后接&符号），并使用ps命令查瞧运行状态代码:#iｎcludｅ〈unistｄ、h＞＃ｉnclude＜stdio、ｈ＞int maiｎ（）{sleep（３0）；rｅturn；｝实验结果:（四)查瞧“不可中断阻塞”状态（D)创建一个C程序，如uｎinter_staｔｕs、c，让其睡眠３0s编译链接，后台运行该程序(后接＆）,并使用pｓ命令查瞧运行状态代码：#ｉnｃｌude〈unistd、h>＃iｎｃlude〈stdｉo、h＞inｔｍain（)｛ｉf(vfork（)==0）{sleep(3０0）;reｔｕrｎ；}｝实验结果:（五）查瞧“僵尸”进程(Z)创建一个C程序,如ｚomｂiｅ_statuｓ、c,在其中创建一个子进程,并让子进程迅速结束,而父进程陷入阻塞编译链接,后台运行该程序（后接&)，并使用ps命令查瞧运行状态（30s内）代码：＃iｎcｌｕde<unｉｓtｄ、h>＃incｌdue<stdｉo、h>ｉnt maｉn()｛iｆ（fork(）){sleep（300);｝｝实验结果：实验二观察Lｉｎux进程/线程得异步并发执行一、实验目得通过本实验学习如何创建Linux进程及线程，通过实验，观察Ｌinux进程及线程得异步执行。

进程的互斥概念

进程的互斥概念进程的互斥概念是指多个进程同时对某一共享资源进行访问时，为了保证数据的一致性和正确性，需要通过一定的手段来实现资源的互斥访问，确保同一时间内只有一个进程可以访问该共享资源。

互斥是一种解决进程之间竞争关系的重要手段，保证了进程之间的协调与合作。

在并发执行的计算机系统中，进程的执行是以时间片为单位进行切换的，当多个进程在竞争同一资源时，很可能会导致资源的数据异常或者结果的不一致性，这就需要引入互斥机制，保证进程之间的顺序执行，从而避免竞争导致的问题。

互斥的目的是确保同一时刻只有一个进程可以使用某一共享资源，其基本要求如下：1.互斥：同一时间只能有一个进程访问临界区资源，即在不同的时间段内，同一资源只能被一个进程独占性地使用。

2.空闲进程的获得：当一个资源被一个进程独占地使用时，其他请求该资源的进程需要等待。

当该进程完成使用后，请求资源的进程中的一个将获得该资源的使用权，并进入临界区。

3.死锁的防止：如果一个进程请求的资源已经被其他进程独占，则请求资源的进程将等待，直到该资源被释放。

为了防止死锁的发生，需要保证进程能够得到所需的资源并顺利释放。

实现进程互斥的方法包括软件和硬件两种方式。

1.软件方法：（1）禁止中断：在进入临界区之前，关闭中断的操作系统调用，使得进程无法被中断执行其他操作，保证临界区的唯一性。

（2）信号量：通过使用信号量的机制，可以实现进程间的同步和互斥。

当进程要进入临界区时，需要对某个信号量进行P操作，表示要获取该资源。

当进程退出临界区后，进行V操作，释放信号量。

如果信号量的值小于等于0，则进程将被阻塞，直到有其他进程执行V操作释放信号量。

（3）管程：管程是一种高级的同步互斥机制，通过提供一系列操作和临界区对共享变量的访问进行保护。

管程提供了条件变量和进程等待唤醒机制，可以更好地控制进程的执行顺序，避免死锁和饿死的情况。

2.硬件方法：（1）硬件指令：一些计算机提供了原子操作指令，可以保证对多字的操作是原子性的，即执行过程中不会被其他进程打断。