实验一报告-杨先宇解读.doc

操作系统实验报告 学 生 姓 名 杨 先 宇 学 号 班 级 计13-4 实验名称 进程管理 实验序号 1 实验日期 2015年12月5日 实验人 杨先宇 一、实验目的和要求 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、相关背景知识 1.Linux操作系统 Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，是一个基于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。它能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议。它支持32位和64位硬件。Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统。 2.什么是进程 进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。在早期面向进程设计的计算机结构中，进程是程序的基本执行实体；在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。 3.进程如何被创建和控制？ 进程创建，是指操作系统创建一个新的进程。UNIX系统用fork()系统调用，而windows系统用CreatProcess()。进程创建的时机有： （1）系统初始化。系统的调度进程创建init进程。 （2）执行中的进程调用了fork()系统函数。程序中有fork()函数。 （3）用户登录，用户命令请求创建进程。例如：用户双击一个图标。 （4）一个批处理作业初始化。大型机、高性能计算机用户提交一个课题，则系统建立作业控制块，在作业调度后在系统内存中创建进程。 一个进程的生命周期可以划分为一组状态，这些状态刻画了整个进程。进程状态即体现一个进程的生命状态，进程有下图的三种基本状态： 4.什么是进程的软中断通信 软中断是利用硬件中断的概念，用软件方式进行模拟，实现宏观上的异步执行效果。很多情况下，软中断和信号有些类似，同时，软中断又是和硬中断相对应的，硬中断是外部设备对CPU的中断，软中断通常是硬中断服务程序对内核的中断，信号则是由内核（或其他进程）对某个进程的中断 5. 什么是进程的管道通信 管道是一种把两个进程之间的标准输入和标准输出连接起来的机制，从而提供一种让多个进程间通信的方法，当进程创建管道时，每次都需要提供两个文件描述符来操作管道。其中一个对管道进行写操作，另一个对管道进行读操作。对管道的读写与一般的IO系统函数一致，使用write()函数写入数据，使用read()读出数据。 #includeunistd.h int pipe(int filedes[2]); 返回值：成功，返回0，否则返回-1。参数数组包含pipe使用的两个文件的描述符。fd[0]:读管道，fd[1]:写管道。 必须在fork()中调用pipe()，否则子进程不会继承文件描述符。两个进程不共享祖先进程，就不能使用pipe。但是可以使用命名管道。 三、实验内容 1. 进程的创建 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”和字符“c”。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。 2. 进程的控制 修改已有程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出几行字符，再观察程序执行时屏幕上的现象，并分析原因。 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。 3. 进程的软中断通信 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! 4. 进程的管道通信 编制一段程序，实现进程的管道通信。使用系统调用pipe()建立一条管道线；两个子进程P1和P2分别向管道各写一句话： Child 1 is se