进程的创建与并发执行 带答案版

实验二进程管理

2.1 进程的创建与并发执行

1. 实验目的

(1) 加深对进程概念的理解, 理解进程和程序的区别。

(2) 认识并发进程的实质。分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法。

(3) 理解系统调用和用户命令的区别。

2. 实验类型：验证型

3. 实验学时：2

4. 实验原理和知识点

(1) 实验原理：程序的并发执行具有随机性和不可再现性。程序并发执行会导致资源共享和资源竞争，各程序向前执行的速度会受资源共享的制约。程序的动态执行过程用进程这个概念来描述。由于向前推进的速度不可预知，所以多个进程并发地重复执行，整体上得到的结果可能不同。但要注意，就其中某单个进程而言，其多次运行结果是确定的。

(2) 知识点：进程、子进程、并发执行的特性；

5. 实验环境(硬件环境、软件环境) ：

(1) 硬件环境：Intel Pentium III 以上CPU，128MB 以上内存，2GB 以上硬盘

(2) 软件环境：linux 操作系统。

6. 预备知识

(1) fork() 系统调用

头文件：#include unix standard header

/* 是POSIX 标准定义的unix 类系统定义符号常量的头文件，包含了许多UNIX 系统服务的函数原型，例如read 函数、write 函数和getpid 函数*/ 函数原型：pid_t fork(void);

/* 是Linux 下的进程号类型，也就是Process ID _ Type 的缩写。其实是宏定义的unsigned int 类型*/

函数功能：fork 的功能是创建子进程。调用fork 的进程称为父进程。如图 2.1 所示。子进程是父进程的一个拷贝，它继承了父进程的用户代码、组代码、环境变量、已打开的文件代码、工作目录及资源限制。fork 语句执行后，内核向父进程返回子进程的进程号，向子进程返回0。父子进程都从fork() 的下一句开始并发执行。

返回值：

返回值==-1 ：创建失败。

返回值==0 ：程序在子进程中。

返回值>0 ：程序在父进程中。 (该返回值是子进程的进程号)

编程提示：虽然子进程是父进程的一个复制品，但父子的行为是不同的。编程时要抓住内核的返回值。通过返回值，可以知道是父进程还是子进程，因而可以编写不同行为的代码。

⑵wait()

系统调用

头文件：#in clude 函数原型：pid_t wait(i nt *status); 函数功能：wait 的功能是等待子进程结束。 直到子进程中的一个终止为止。若没有子进程，则该调用立即返回。

函数参数：status 是子进程退出时的状态信息。 返回值：成功则返回子进程号，否则返回

-1。

⑶getpid()

系统调用

头文件：unistd.h ，在 VC++6.0 下可以用 process.h 函数原型：pid_t getpid(void);

函数功能：wait 的功能是将父进程挂起，等待子进程终止。 getpid 函数用来取得目前进程

的进程ID ，许多程序利用取到的此值来建立临时文件，以避免临时文件相同带来的问题。 返回值：目前进程的进程

ID 。

(4) 其他系统调用 exit -终止进程

执行一个应用程序 改变进程的优先 7. 实验内容与步骤(将所有截图换成用户名为你们自己姓名的拼音，并回答所有的问题)

(1 )运行图2.1所示程序

将图2.1中的源程序保存为 e201.c 在终端中编译gcc p e201 e201.c

运行./e201

[y i n ji.aottYou Yo u ' ]S gcc -o e20i e201 . c

I yi njiYouYou * )3 ./e201

son

father

父退程(进程号；1869)

^include 匸 rr.am () { int pl;

pl~fark (); -------------------------- t —这里裱返回1听口 if (pi==a ){

printf (H Bon\n n ); while (1); }else {

printf (rt father\n H ): wait ();

仓健进程

子进程(进程号：16TO)

注；

子进程是父送程的一个拷贝

父子送程都从下一包幵绘执行. 父子送程年发技厅°

#mcl^de int main() { inE pl ; pl=fork [};

t_这里披返回D

if {pl==O}<

printf(^sonXn"}; while(1); }else {

printf(n father\n n }; wait (};

图 2.1 fork()

创建进程示意图

发出wait 调用的进程只要有子进程，就会睡眠 exec nice

此时，程序为死循环，在该终端中无法继续输入命令执行，于是，我们可以暂时不管这一个终端，而是再新建一个终端，然后键入PS -3，列出当前所有进程

[yi nJiaotYou Y QU ']S ps -c

FID TTY TIME：CMD

1 ?00s00：00ini t

2 ?00:00:00oisratian/O

3 ?00:00:00ksoftirqd/0

4 ?00100:00*atchdlog/0

5 ?00:00:00events/O

6 ?00:00:00khelper

7 ?OOsOOiOO kLhread

]0 ?00:00:00kblockd/O

11 ?00:00:00kacpid

175 ?DOiCiO：cqueue/D

观察屏幕，是否有两个名为e201的进程。比较它们的进程号，判别哪个是父进程，哪个是子进程。

3713 pts/1 bash

3755 pts/I 00:00:00 c201

3756 pts/1 00i00：23 e2dl

3762 pts/2 00；00；00 bash

3790 pts/2 00:00:00 ps

[y i nj iou "]S

[yinjiaotyouVou ']S kill 3755

[y i njl tntYauYou " |S kill 3756 [ylnJiao»YouYou "]3 ps -e

FID TTV TIME CMD

1 ? 00：00：00 init

2 ? OO; 00： 00 mi g rail DI)/0

3 ? 00:00:00 ksoftirqd/0

程序中的while(1); 语句是为了不让程序退出来，以便于你观察进程状态。用kill 命令把这两个进程终止。可见，第一个终端如下图所示，已经从死循环中解救出来了。

[yinjiaotYouYou - Z&201

son

father

已终止

[y i n j i. noiiYouYd u *jS |

当然，最简单粗暴的方法不是关闭相关进程，而是直接通过对图

2.1的程序稍加改进，可看见两个进程的进程号。

#include

int main()

{

int pl：

pl=fork()；

if(pi=e)

{

p rlntf (' son : ^dXn * (getpid (})；

//whiled)；

}

else

{

wait();

p rintf (" fathe r:%d\n", getpid())； }

ctrl+c 强制结束。