操作系统报告资料.pdf

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1、操作系统实验报告样本 1 操作系统实验报告内容 (1) 基本信息：完成人姓名、学号、报告日期 (2) 实验内容 (3) 实验目的 (4) 实验题目 (5) 设计思路和流程图 (6) 主要数据结构及其说明 (7) 源程序并附上注释 (8) 程序运行时的初值和运行结果 (9) 实验体会：实验中遇到的问题及解决过程、实验中产生的错误及原因分析、实验的体会 及收获、对做好今后实验提出建设性建议等。 实验报告可以书面或电子文档形式提交。 2 操作系统实验报告样本 一、实验内容 （ 1）进程的创建 编写一段源程序，使系统调用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

2、。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示字符“b”; 子进程分别显示字符“c”和字符“ a”。试观察纪录屏幕上的显示结果，并分析原因。 （ 2）进程的控制 修改已编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，在观察程序执 行时屏幕出现的现象，并分析原因。 如果在程序中使用调用lockf()来给每一个子进程加锁，可以实现进程之间的互斥，观察 并分析出现的现象。 （ 3）编写一段程序，使其现实进程的软中断通信。 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

3、()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 Processll is Killed by Parent! Child Processl2 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! 在上面的程序中增加语句signal (SIGNAL, SIG-IGN) 和signal (SIGQUIT, SIG-IGN), 观察执行结果，并分析原因。 （ 4）进程的管道通信 编制一段程序，实现进程的管理通信。 使用系统调用pipe() 建立一条管道线；两个子进程P1和P2

4、分别向管道中写一句话： Child 1 is sending a message! Child 2 is sending a message! 而父进程则从管道中读出来自于两个子进程的信息，显示在屏幕上。 要求父进程先接收子进程P1发来的消息，然后再接收子进程P2发来的消息。 二、实验目的 实验 2 （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）分析进程竞争资源现象，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。 实验 3 Linux 系统的进程通信机构 (IPC) 允许在任意进程间大批量地交换数据。本实验的目 的是了解和

5、熟悉Linux 支持的消息通讯机制及信息量机制。 三、实验题目 本实验有六个题目。 第一题：进程的创建 系统调用fork（）创建两个子进程，当程序运行时，系统中有一个父进程一个子进程和 一个孙子进程在活动，使父进程显示b ，子进程显示 c ，孙子进程显示a ，来观察进 程的执行与并发。 第二题：进程的控制 将上面程序的输出由单个字符改为一句话，使输出parent 块， son 块和 grandchild 块， 开始 创建子进程 子进程是否创建 输出 a 是 创建子进程 子进程是否创建 否 否 输出 c 结束 输出 b 是 在此基础上再设置另一个程序：在该程序中使用系统调用lockf （）来给每

6、个程序加锁， lockf(1,1,0) 锁定标准输出设备，lockf(1,0,0) 解锁标准输出设备，在lockf(1,1,0) 与 lockf(1,0,0) 中间的 for 循环输出不会被中断，实现进程之间的互斥。观察运行结果，从运行结果中可以 看出加锁的程序中每个块的输出过程不会被打断，而没有加锁的程序中各块输出被其他块给 打断了。 未加锁： 加锁： 第三题：软中断通信 系统调用fork（）创建两个子进程,在调用signal（）让父进程捕捉键盘上来的中断 开始 创建子进程 子进程是否创建 输出 parent 是 创建子进程 子进程是否创建 否 否 输出 grandchild 结束 输出 s

7、on 是 信号，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，输出信息后终止。 Kill （p1，16） ；Kill （p1,17） ；分别向 p1 和 p2 发出软中断信号16 与 17，信号由 signal （ 16， stop）与signal（ 17， stop）捕捉然后输出相应的信息，终止进程。其中signal （SIGINT,SIG_IGN ）能够忽略键信号。 第四题：进程的管道通信 使用系统调用pipe（fd） ；来创建一个管道。并且对管道加锁，从而形成独占，避 免冲突产生。而父进程用之前的wait() 函数等待两个子进程执行后再执行

8、。两个子进程p1 和 p2 分别向管道各写一句话，父进程先接收子进程p1 发来的消息，然后再接收子进程p2 发来的消息。 第五题：消息的创建，发送和接收 使用系统调用msgget( ), megsnd( ), msgrev( )及 msgctl()编制一长度为1K 的 消息发送和接收的程序, 为了便于操作和观察结果，用一个程序为“引子”，先后fork( ) 两个子进程， SERVER 和 CLIENT，进行通信。 SERVER 端建立一个Key 为 75 的消息队列，等 待其他进程发来的消息。当遇到类型为1 的消息，则作为结束信号，取消该队列，并退出 SERVER 。SERVER 每接收到一个

9、消息后显示一句“(server)received”。 CLIENT 端使用 Key 为 75 的消息队列， 先后发送类型从10 到 1 的消息，然后退出。最后的一个消息， 既是 SERVER 端需要的结束信号。CLIENT 每发送一条消息后显示一句“(client)sent”。父进程在 SERVER 和 CLIENT 均退出后结束。 第六题：共享存储区的创建，附接和断接 用一个程序为“引子”，先后fork( )两个子进程，SERVER 和 CLIENT，进行通信。 SERVER 端建立一个KEY为 75 的共享区 , 并将第一个字节置为-1. 作为数 据空的标志 . 等待其他进程发来的消息.

10、当该字节的值发生变化时, 表示收到了该消息, 进行 处理 . 然后再次把它的值设为 -1. 如果遇到的值为0, 则视为结束信号, 取消该队列, 并退 出 SERVER.SERVER每接收到一次数据后显示” (server)received”. CLIENT 端建立一 个为 75 的共享区 , 当共享取得第一个字节为-1 时, Server端空闲 , 可发送请求. CLIENT 随即填入9 到 0. 期间等待Server 端再次空闲 . 进行完这些操作后, CLIENT 退 出. CLIENT 每发送一次数据后显示”(client)sent”.父进程在SERVER 和 CLIENT均退出 后结束

11、 . 四 打印的源程序及附上的注释和运行结果 1.进程的创建： 代码： #include main() int p1,p2; if(p1=fork()/ 获得子进程号，在父进程内。 putchar(b); else/在子进程内 if(p2=fork()/ 子进程创建成功 putchar(c); else putchar(a);/孙子进程执行 运行结果： 分析：从进程执行并发来看，输出abc 的排列都是有可能的。 原因：fork()创建进程所需的时间虽然可能多于输出一个字符的时间，但各个进程的时间片 的获得却不是一定是顺序的，所以输出abc 的排列都是有可能的。 2.进程的控制 未加锁代码： #

12、include main() int p1,p2,i; if(p1=fork() for(i=0;i #include main() int p1,p2,i; if(p1=fork() lockf(1,1,0); for(i=0;i #include #include void waiting(),stop(); int wait_mark; main() int p1,p2; if(p1=fork() /*创建子进程p1*/ if(p2=fork() /*创建子进程p2*/ wait_mark=1; signal(SIGINT,stop); /* 接收到 c 信号，转 stop*/ wait

13、ing(); kill(p1,16); /* 向 p1 发软中断信号16*/ kill(p2,17); /*向 p2 发软中断信号17*/ wait(0); /*同步 */ wait(0); printf(“parent process is killed!n“); exit(0); else wait_mark=1; signal(SIGINT,stop); waiting(); lockf(1,1,0); printf(“child process2 is killed by parent!n“); lockf(1,0,0); exit(0); else wait_mark=1; sign

14、al(SIGINT,stop); waiting(); lockf(1,1,0); printf(“child process1 is killed by parent!n“); lockf(1,0,0); exit(0); void waiting() while (wait_mark!=0); void stop() wait_mark=0; 分析：不做任何操作等待五秒钟父进程回在子进程县推出后退出，并打印退出的顺序； 或者点击ctrl+C后程序退出并打印退出的顺序。 代码 2： #include #include #include int pid1,pid2; int EndFlag=0

15、; void IntDelete() / printf(“%d,%d/n“,pid1,pid2); kill(pid1,16); kill(pid2,17); void Int1() printf(“child process 1 is killed !by parentn“); exit(0); void Int2() printf(“child process 2 is killed !by parentn“); exit(0); main() int exitpid; if(pid1=fork() if(pid2=fork() signal(SIGINT,IntDelete); wait

16、pid(-1, waitpid(-1, printf(“parent process is killedn“); exit(0); else signal(SIGINT,SIG_IGN); signal(17,Int2); pause(); else signal(SIGINT,SIG_IGN); signal(16,Int1); pause(); 分析： signal(SIGINT,SIG-IGN)和 signal(SIGQUIT,SIG-IGN)的作用是屏蔽从键盘上传来 的中断信号， 因此子进程可以接收到父进程传来的软中断信号，进而先后打印出来两个子进 程和父进程的输出内容。 4.进程的管

17、道通信 代码： #include #include #include int pid1,pid2; main( ) int fd2; char outpipe100,inpipe100; pipe(fd); /*创建一个管道*/ while (pid1=fork( )=-1); if(pid1=0) lockf(fd1,1,0); sprintf(outpipe,“child 1 process is sending message!“); /*把串放入数组outpipe 中 */ write(fd1,outpipe,50); /*向管道写长为50 字节的串 */ sleep(1); /*自我

18、阻塞5 秒*/ lockf(fd1,0,0); exit(0); else while(pid2=fork( )=-1); if(pid2=0) lockf(fd1,1,0); /*互斥 */ sprintf(outpipe,“child 2 process is sending message!“); write(fd1,outpipe,50); sleep(5); lockf(fd1,0,0); exit(0); else wait(0); /*同步 */ read(fd0,inpipe,50); /*从管道中读长为50 字节的串 */ printf(“%sn“,inpipe); wait

19、(0); read(fd0,inpipe,50); printf(“%sn“,inpipe); exit(0); 分析：管道通信通过系统调用pipe()初始化一个二元组为管道，1 出 0 进。父进程先接 收子进程p1 发来的消息，然后再接收子进程p2 发来的消息。 5.消息的创建，发送和接收 代码： #include #include #include #include #define MSGKEY 75 /*定义关键词MEGKEY*/ struct msgform /* 消息结构 */ long mtype; char mtexe100; /*文本长度 */ msg; int msgqid,

20、i; void CLIENT( ) int i; msgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT); /printf(“%d“,msgqid); for(i=10;i=1;i-) msg.mtype=i; printf(“(client)sentn“); msgsnd(msgqid, /*发送消息msg 入 msgid 消息队列 */ exit(0); void SERVER( ) msgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT); do msgrcv(msgqid, /*从队列 msgid 接受消息msg*/ printf(“(server)r

21、eceiven“); while(msg.mtype!=1); /*消息类型为1 时，释放队列 */ msgctl(msgqid, IPC_RMID,0); exit(0); main() if(fork() SERVER(); wait(0); /wait(0); else CLIENT( ); 分析：message的传送和控制并不保证完全同步, 当一个程序不再激活状态的时候, 它完 全可能继续睡眠, 造成上面现象, 在多次send message 后才 receive message.这一点有助 于理解消息转送的实现机理. 6.共享存储区的创建，附接和断接 代码： #include #in

22、clude #include #define SHMKEY 75 /*定义共享区关键词*/ int shmid,i; int *addr; CLIENT() int i; shmid=shmget(SHMKEY,1024,0777|IPC_CREAT); /* 获取共享区，长度1024，关键词 SHMKEY*/ /addr=(void*)shmat(shmid,0,0); /*共享区起始地址为addr*/ addr=shmat(shmid,0,0); /*共享区起始地址为addr*/ for(i=9;i=0;i-) while(*addr!= -2); printf(“(client)sent

23、%dn“,i); /*打印（ client） sent*/ *addr=i; /* 把 i 赋给 addr*/ exit(0); SERVER() /shmid=shmget(SHMKEY,1024,0777|IPC_CREAT); /* 创建共享区 */ /addr=(void*)shmat(shmid,0,0); /* 共享区起始地址为addr*/ do /*addr=-2; while(*addr=-1); printf(“(server)receivedn“); /*服务进程使用共享区*/ if(*addr!=0) *addr=-1 while(*addr); wait(0); shm

24、ctl(shmid,IPC_RMID,0); /exit(0); main() shmid=shmget(SHMKEY,1024,0777|IPC_CREAT); /*创建共享区 */ addr=(void*)shmat(shmid,0,0); *addr=-1; if(fork() SERVER(); /wait(0); /wait(0); else CLIENT(); 运行结果： 分析：出现上述的应答延迟的现象是程序设计的问题。当client端发送了数据后，并 没有任何措施通知server端数据已经发出，需要由 client的查询才能感知。此时， client 端并没有放弃系统的控制权，仍然占用CPU的时间片。只有当系统进行调度时，切换到了 server进程，再进行应答。这个问题，也同样存在于server端到 client的应答过程之中。 五 实验体会： 在对 Linux 环境下的一些基本操作进行实验后，加深了我对进程概念的理解，明确了 进程和程序的区别，对并发执行的实质有了进一步的认识，通过对进程互斥现象的学习与解 决，使我对进程竞争资源的现象有了更深的认识。通过加锁解决进程互斥，使进程能够有序 的进行。 Linux系统中的进程通信与管道通信有了初步的了解,使系统调用msgget( ), megsnd( ), msgrev( )及 msgctl()进行消息发送和接收。