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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
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