实验一 进程管理
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操作系统原理实验
1 实验一 进程管理
一、实验目的
加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。
进一步认识并发执行的实质。
分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法。
二、实验内容
1进程创建
编写一段程序，利用系统调用fork( )创建两个进程。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”。
2进程控制
修改已经编好的程序，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上出现的现象，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。
背景知识
1、fork()
创建一个新进程
int fork()
其中返回int取值意义如下：
0：创建子进程，从子进程返回的id值
大于0：从父进程返回的子进程id值 操作系统原理实验
2 -1：创建失败
2、lockf(files,function,size):
用作锁定文件的某些段或者整个文件，本函数适用的头文件为：
#include
参数定义：
int lockf(files,function,size)
int files,function;
long size;
其中：files是文件描述符：function是锁定和解锁；1表示锁定，0表示解锁。size是锁定和解锁的字节数，若用0，表示从文件的当前位置到文件尾。
三、实验步骤
1. 运行Linux-Ubuntu虚拟机，运行终端
2. 使用vim 编写参考程序一，后缀名为 .c ,退出并保存于home目录下。使用ll 语句查看文件信息。
3. 使用“ gcc 文件名 -o 编译后新文件名 ”语句进行编译。eg: gcc hello.c -o hello
4. 编译成功，输出“ ./编译后新文件名 ”语句运行语句。 eg: ./hello
5. 运行成功，将在终端打印出bac,acb或bca。
6. 同2～5步骤运行程序二和三。
四、程序清单
a. #include
main()
{
int p1,p2; //定义一个p1，p2变量
while ((p1=fork())= =-1);
if (p1= =0)
putchar(‘b’);
else
{
while ((p2=fork()= =-1);
if (p2= =0)
Putchar(‘c’);
else
putchar(‘a’); 操作系统原理实验
3 }
}
分析：从进程并发执行来看，输出bac,acb或bca都有可能。
原因：fork()创建进程所需要的时间要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，所以会出现多种可能结果。
b. 进程控制源程序：
#include
main()
{
int p1,p2,i;
while ((p1=fork()= =-1);
if (p1= =0)
for(i=0;i<50;i++)
printf(“child%d\n”,i);
else
{
while ((p2=fork()= =-1);
if (p2= =0)
for(i=0;i<50;i++)
printf(“son%d\n”,i);
else
for(i=0;i<50;i++)
printf(“daughter%d\n”,i);
}
}
运行结果：
Child…
Son…
Daughter…
或child
…son
…child
…son
…daughter
等
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，处处字符串的顺序和先后随着执行的不同而发生变化。
c. 参考程序3：
#include
#include
main()
{
int p1,p2,i; 操作系统原理实验
4 while ((p1=fork()= =-1);
if (p1= =0)
{
lockf(1,1,0);
for(i=0;i<50;i++)
printf(“child%d\n”,i);
lockf(1,0,0);
}
else
{
while ((p2=fork()= =-1);
if (p2= =0)
{
lockf(1,1,0);
for(i=0;i<50;i++)
printf(‘son%d\n”,i);
lockf(1,0,0);
}
else
{
lockf(1,1,0);
for(i=0;i<50;i++)
printf(“daughter%d\n”,i);
lockf(1,0,0);
}
}
}
五、测试结果
程序一： 操作系统原理实验
5
程序二：
程序三：
操作系统原理实验
6
六、总结
通过本次实验，我更加了解进程的概念。进程是动态的，程序是静态的。进程是一个状态变化过程。同时也复习了linux 系统的基本命令。
在编写进程控制程序的过程中，头文件中缺少头文件 #include
“子进程”和“父进程”的概念比较难理解。fork()函数用于从一个已经存在的进程内创建一个新的进程，新的进程称为“子进程”，相应地称创建子进程的进程为“父进程”。使用fork()函数得到的子进程是父进程的复制品，子进程完全复制了父进程的资源。进程之间是相互独立的，fork()创建的父子进程，都包含有fork()函数执行之前的所有变量。
