西工大计算机操作系统实验报告OS2

评语:
成绩: 指导教师:
实验报告二
实验名称：构造进程家族树
日期：2013-5-16
理解进程的独立空间
一、实验目的：
1. 通过创建若干个子进程，构造进程家族树，分析进程家族树的结构关系；学
习相关系统调用（例如，getpid（）和getppid（）等）的使用方法。

2. 理解进程是操作系统独立分配资源的单位，进程拥有自己相对独立的程序空
间。

二、实验内容：
1. 进程的创建：编制一段程序，使用系统调用fork()创建三个子进程，在各个子
进程中再使用系统调用fork()进一步创建子进程，如此重复，构造一棵进程家
族树。

分别使用系统调用getpid（）和getppid（）获取当前进程和父进程的
进程标识号并输出。

2. （1）编写一个程序，在其main（）函数中定义一个变量shared，对其进行循
环加/减操作，并输出每次操作后的结果；
（2）使用系统调用fork（）创建子进程，观察该变量的变化；
（3）修改程序把shared 变量定义到main（）函数之外，重复第（2）步操作，观察该变量的变化。

三、项目要求及分析：
1.学习进程构造的相关知识，学习获取进程相关信息的系统调用函数。

利用系统调用getpid（）和getppid（）所获得的进程标识号信息,验证是否进程间关系是否满足要求的进程家族树。

2.了解进程创建和构造的相关知识，了解C语言程序编写的相关知识。

观察进程执行结果，根据进程间的执行关系思考原因，并和线程进行比较。

四、具体实现：
4.1 流程图
1.进程家族树
Pid_1=fork()
Pid_2=fork()
Pid_1<0?
error
Pid_1==0?
输出pid 和ppid
Pid_2<0?
ERROR
Y N
Y Y Pid_2==0?
Pid_2_1=fork()
Pid_2_1<0?
ERROR
Y
Y Pid_2_1==0?
输出pid 和ppid
Pid_2_2=fork()
N
Y
pid1>0?Pid_2_1>0?
Pid_2_2<0?
ERROR
Pid_2_2==0?
输出pid 和ppid
N
Y
Pid_2>0?
Pid_3=fork()
Pid_3<0?
ERROR Pid_3==0?
输出pid 和ppid
N
N Y
Y Y Y
N
N Y
N Y
2.
pid=fork()
ERROR
pid<0pid==0pid>0N
N
Y Y
Y
shared=1
输出shared
操作
输出shared
操作
4.2 添加函数的代码
1.创建进程，实现如下图的进程家族树
#include<unistd.h> #include<sys/types.h>
int main()
int pid_1, pid_2, pid_3, pid_2_1, pid_2_2;
pid_1=fork();
if(pid1<0)
printf(“ERROR\n”);
else if(pid_1==0)
printf(“My father Id is %d, My Id is %d\n”,getppid(), getpid());
else if(pid_1>0)
{
pid_2=fork();
if(pid_2<0)
printf(“ERROR\n”);
else if(pid_2==0)
{
printf(“My father Id is %d, My Id is %d\n”,getppid(), getpid());
pid_2_1=fork();
if(pid_2_1<0)
printf(“ERROR\n”);
else if(pid_2_1==0)
{
printf(“My father Id is %d, My Id is %d\n”,getppid(), getpid());
}
else if(pid_2_1>0)
{
pid_2_2=fork();
if(pid_2_2<0)
printf(“ERROR\n”);
else if(pid_2_2==0)
{
printf(“My father Id is %d, My Id is %d\n”,getppid(), getpi d());
}
}
}
else if(pid_2>0)
{
pid_3=fork();
if(pid_3<0)
printf(“ERROR\n”);
else if(pid_3==0)
{
printf(“My father Id is %d, My Id is %d\n”,getppid(), getpid());
}
}
}
return 0;
2. 无进程时：
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
int main()
{
int shared=1;
shared++;
printf(“%d\n”, shared);
shared--;
printf(“%d\n”, shared);
shared++;
printf(“%d\n”, shared);
shared--;
printf(“%d\n”, shared);
}
4.3 修改原有函数部分代码
在2的基础上创建子进程，并尝试把shared变量放到主函数之外：#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
int shared=1;
int main()
{
int pid;
pid=fork();
if(pid<0)
printf(“ERROR\n”);
if(pid>0)
{
shared++;
printf(“%d\n”, shared);
shared--;
printf(“%d\n”, shared);
shared++;
printf(“%d\n”, shared);
shared--;
printf(“%d\n”, shared);
}
if(pid==0)
{
shared++;
printf(“%d\n”, shared);
shared--;
printf(“%d\n”, shared);
shared++;
printf(“%d\n”, shared);
shared--;
printf(“%d\n”, shared);
}
}
五、调试运行结果：
1.创建进程家族树，根据程序运行输出结果，观察各进程pid和ppid的关系，可看出与要求的进程家族树相符。

运行结果如图：
27321
27325 2732426326
2732227323
2.未添加进程创建语句时的程序运行结果如下：
添加进程创建语句后，程序运行结果如下，子进程和父进程都执行了操作，且彼此之间对于同一个变量shared的自加操作互不影响。

当把shared放到主函数之外的运行结果，和内部时相比，并未发生变化。

六、所遇问题及解决方法：
实验过程中由于一开始对fork()语句的不了解，或者说是认识的模糊，采用了循环语句编写代码，始终不能完成进程树的创建，在和同学交流之后，在助教的指导下对fork()语句有了清楚地认识，采用正常的语句编写规范完成了实验要求。

七、实验总结：
1. 对于fork()语句的使用还是不够熟练和清楚，在使用的过程中过于心急，对
程序本真的内在含义理解不清楚，还要在课后认真的学习和弥补不足。

2. 实验过程中，交流很重要，不过还是要加强自己的学习能力，提高对程序的
理解能力和使用技巧。