操作系统实验2进程管理报告

实验一进程管理

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.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；

二、实验预备容：

1.阅读Linux的sched.h源码文件，加深对进程管理概念的理解；

2.阅读Linux的fork()源码文件，分析进程的创建过程；

三、实验环境说明：

1.此实验采用的是Win7(32bit)下虚拟机VMware-workstation-10.0.4

build-2249910；

2.ubuntu 版本

3.19.0；

3.直接编写c文件在终端用命令行执行；

4.虚拟机分配8G存中的1024M；

5.虚拟机名称knLinux；

6.ubuntu用户名kn；

四、实验容：

1.进程的创建：

a)题目要求：

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：父进程显示字符“a”，子进程分别显示字符“b”和“c”。

试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。

b)程序设计说明：

一个父进程，两个子进程，分别输出显示a,b,c。

c)源代码：

d)运行结果：

e)分析：

由输出结果可知，运行结果不唯一，可以是abc,acb,bca等多种情况。

因为在程序中，并没有三个进程之间的同步措施，所以父进程和子进程的

输出顺序是随机的。在试验次数足够大的情况下，6中顺序都有可能出现：

abc, acb, bac, bca, cab, cba。

2.进程的控制：

a)修改已经编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，

再观察程序执行时屏幕上出现的现象，并分析原因。

i.程序设计说明：

将第一个程序中输出字符的语句改为输出parent process和child

process1&2的语句。

ii.源代码：

iii.运行结果：

iv.分析：

发现在结果中，运行结果同第一个程序，但是在一个进程输出语句

的中途不会被打断，语句都是完整的。但是三条语句的先后顺序随机，

不能够确定。

b)如果在程序中使用系统调用lockf () 来给每一个进程加锁，可以实现进程

之间的互斥，观察并分析出现的现象。

i.程序设计说明：

在程序中加入lockf(1,1,0)和lockf(1,0,0)语句用于加锁和去锁，

实现进程之间的互斥。在程序中加入sleep()函数让父进程休息，多

循环进行子进程的输出，可观察到加锁前后的差距。

ii.源代码：

iii.运行结果：

若去掉lockf()，结果如下：

iv.分析：

通过上网查阅资料，了解到lockf(fileno(fp),F_LOCK,0L)函数中，

fileno(fp)是要加锁的文件，其中1则为标准输出流；F_LOCK为1

则加锁，0则解锁；0L为文件长度，0则为整个文件。由输出结果观

察到，加锁的函数使得程序结果发生了变化。在加锁后，根据结果显

示，一个进程全部输出完毕后才交给另一个进程，表现为连续的1

和连续的2；而没有加锁的话，每一个进程输出完毕一次就随机选择

一个进程进行输入，直到全部输出完毕，导致每一次输出的进程都是

随机的。从而看出lockf()对两个进程的输出表现出互斥作用。

进程互斥是指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。而lockf()函

数作为监视锁，对锁定的进程控制访问。而在多次输出后，三个进程

有可能同时进入同一组共享变量的临界区域，所以结果发生改变。

3.进程的软中断：

a)编写一段程序，使其实现进程的软中断通信；

i.题目要求：

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DEL键）；当捕捉到中断信

号后，父进程用系统调用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列信息后终止：

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，输出如下的信息后终止：

Parent Process is killed

ii.程序设计说明：

利用Del触发软中断SIGINT。要求在中断来临前，两个子进程都

处于等待状态，中断来临后立即响应。因此加入了my_wait()和

my_stop()两个函数，并通过flag来实现子进程对中断信号的屏蔽。

父进程在杀死子进程后自杀，则引入SIGUSR1和SIGUSR2两个信号，

分别让两个子进程监听这个信号，父进程收到中断信号后通过这两个

信号对子进程发出kill信号，再自杀。在程序的实现过程中，我们

需要父进程等待子进程终止后再自杀，则需要子进程引入signal预

置软中断处理函数，等待父进程向他发出软中断信号，而不是直接从

键盘上自行接受，再自行终止。而父进程使用kill向子进程发送软

中断信号，并且wait直到子进程处理中断，使用exit(0)终止执行

并且向父进程返回终止信息。父进程一旦收到子进程发送来的终止信

息，则结束等待，终止自己的进程。

iii.源代码：