西北工业大学-操作系统实验报告-实验五

实验五进程管理
一、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）了解FreeBSD系统中进程通信的基本原理。

二、实验内容与要求
1、掌握进程的概念，明确进程的含义；
2、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（多次运行，查看结果是否有变化），并分析原因；
3、修改已编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，在观察程
序执行时屏幕出现的现象（多次运行，查看结果是否有变化），并分析原因；
4、如果在程序中使用调用lockf()来给每一个子进程加锁，可以实现进程之间的互
斥，观察并分析出现的现象；
5、对整个实验过程进行分析总结，给出详细步骤；
三、实验过程
1、进程的概念与含义
狭义：进程就是一段程序的执行过程。

广义：进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。

它是操作系统动态执行的基本单元，在传统的操作系统中，进程既是基本的分配单元，也是基本的执行单元。

进程的概念主要有两点：第一，进程是一个实体。

每一个进程都有它自己的地址空间，一般情况下，包括文本区域（text region）、数据区域（data region）和堆栈（stack region）。

文本区域存储处理器执行的代码；数据区域存储变量和进程执行期间使用的动态分配的内存；堆栈区域存储着活动过程调用的指令和本地变量。

第二，进程是一个“执行中的程序”。

程序是一个没有生命的实体，只有处理器赋予程序生命时，它才能成为一个活动的实体，我们称其为进程。

进程是操作系统中最基本、重要的概念。

是多道程序系统出现后，为了刻画系统内部出现的动态情况，描述系统内部各道程序的活动规律引进的一个概念,所有多道程序设计操作系统都建立在进程的基础上。

2、编写一段程序，使用系统调用fork( )创建两个子进程
源代码如下所示：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
main()
{
int p1, p2
if (p1 = fork()) // 子进程1
{
printf("b\n");
exit(0);
}
else
{
if (p2 = fork()) // 子进程2
{
printf("c\n");
exit(0);
}
else
{
printf("a\n"); // 父进程
exit(0);
}
}
}
运行结果如下所示：
运行结果： bca(有时会出现bac)。

分析：从进程执行并发来看，输出bac,acb等情况都有可能。

原因：fork()创建进程所需的时间多于输出一个字符的时间，因此在主进程创建进程2的同时，进程1就输出了“b”，而进程2和主程序的输出次序是有随机性的，所以会出现上述结果。

3、修改已编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，在观察程序执行时屏幕出现的现象，并分析原因。

源代码如下所示：
#include<stdio.h>
int main()
{
int p1,p2,i;
if(p1=fork())
{
for(i=0;i<5;i++)
printf("child %d\n",i);
}
else
{
if(p2=fork())
{
for(i=0;i<5;i++)
printf("son %d\n",i);
}
else
{
for(i=0;i<5;i++)
printf("daughter %d\n",i);
}
}
}
运行结果如下所示：
运行结果：
child
son daughter…
或child
son
child
son
daughter
分析：由于函数printf()输出的字符串之间不会被中断，因此，字符串内部的字符顺序输出时不变。

但是 , 由于进程并发执行时的调度顺序和父子进程的抢占处理机问题，输出字符串的顺序和先后随着执行的不同而发生变化。

这与打印单字符的结果相同。

4、如果在程序中使用调用lockf()来给每一个子进程加锁，可以实现进程之间的互斥，观察并分析出现的现象
源代码如下所示：
#include<stdio.h>
int main()
{
int p1,p2,i;
if(p1=fork())
{
lockf(1,1,0);
for(i=0;i<5;i++)
printf("child %d\n",i);
lockf(1,1,0);
}
else
{
if(p2=fork())
{
lockf(1,1,0);
for(i=0;i<5;i++)
printf("son %d\n",i);
lockf(1,1,0);
}
else
{
lockf(1,1,0);
for(i=0;i<5;i++)
printf("daughter %d\n",i);
lockf(1,0,0);
}
}
}
运行结果如下所示：
分析：大致与未上锁的输出结果相同，也是随着执行时间不同，输出结果的顺序有所不同。

分析：因为上述程序执行时，不同进程之间不存在共享临界资源（其中打印机的互斥性已有由操作系统保证）问题，所以，加锁与不加锁效果相同。

四、实验分析与总结
通过本次实验让我了解了进程的管理，通过实现进程的创建、进程的控制，加深了对进程概念的理解，明确进程和程序的区别，进一步认识并发执行的实质。

巩固了课本上所学到的知识。