操作系统报告资料.docx
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操作系统报告资料.docx
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操作系统报告资料
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。
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)①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()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:
ChildProcessllisKilledbyParent!
ChildProcessl2isKilledbyParent!
父进程等待两个子进程终止后,输出如下的信息后终止
ParentProcessisKilled!
②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分别向管道中写一句话:
Child1issendingamessage!
Child2issendingamessage!
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。
开始
创建子进程
结束
parent块,son块禾口grandchild块,
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
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:
son53
son54
son55
son56
son57
son53
son69
son61
son62
parentsparent1parent2parent?
parent4
parent5parentsparent?
parents
—.——一一丄n
加锁:
parent87
parent88
parent89
parent99
par&nt91
parent92
parent93
parent94
parent95
parent96
parent97parentSBparent99son63son64son65son&6son67son&85on69son70son71son72
开始
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
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(pl,16);Kill(p1,17);分别向pl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」GN)能够忽略键信号。
等待子进程晴止
父逬程舞止
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。
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。
加锁
向转谧为綸入
child2process
issending
message!
解颁
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SERVERoSERVE海接收到一个消息后显示一句“(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
SERVEf和CLIENT均退出后结束。
开始
\结束
K
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。
SERVE喘建立一个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.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.SERVE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.
开始
父进程退出
<\
结束
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()
{
intp1,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');
elseputchar('a');//孙子进程执行
}
}
运行结果:
[root^tocalhost-]#vl1-c
[roottatocalhost-]#gcc1*c
[root(atocalhost*]#-/a-out
acb[root(aiocalhost亠]#
分析:
从进程执行并发来看,输出abc的排列都是有可能的。
但各个进程的时间片
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,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:
#include
main()
{
intp1,p2,i;
if(p1=fork()){
for(i=0;i<100;i++)
printf("parent%d\n",i);
wait(O);//保证在子进程终止前,父进程不会终止exit(O);
}
else
{
if(p2=fork())
for(i=0;i<100;i++)
printf("son%d\n”,i);
wait(O);//保证在子进程终止前,父进程不会终止exit(O);
}
else
{
for(i=0;i<100;i++)
printf("grandchild%d\n",i);
exit(0);
}
}
}
运行结果:
son52
son53
son54
son55
EQn56
son57
son59
san61
son62
parents
parentl
paren
parents
parent4
parents
parentsparent?
pare
parent87
paren
parents^
parentOO
parental
parent92
parent93
parent94
parentQS
parent96
parent^7
parentSS
parent99
son63
son64
son65
san66
son67
50068
son69
son79
son71
son72
—i一rf
分析:
由于函数printf()输出的字符串之间不会被中断,因此,每个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,输出字符串的顺序和先后随着执行的不同而发生变化。
这与打印单字符的结果相同。
加锁后代码:
#include
#include
main()
{
intp1,p2,i;
if(p1=fork())
{
lockf(1,1,0);
for(i=0;i<100;i++)
printf("child%d\n",i);
lockf(1,0,0);
}
else
{
if(p2=fork())
{
lockf(1,1,0);
for(i=0;i<100;i++)printf("son%d\n",i);
}
else
{
lockf(1,1,0);
for(i=0;i<100;i++)printf("daughter%d\n",i);lockf(1,0,0);
}
}
}
运行结果:
grandchild94grandchild95grandchlld96grandchild97grandchild98grandchild99sonOsonlson2son3son4sonS
:
son94son95son96son97son98
son99parentOparent1parent2parent3parent4parentsr*f■*4n*U分析:
因为上述程序执行时,
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,加锁与不加锁效果不相同。
3.软中断通信代码:
#include
#include
main()
{
intp1,p2;if(p1=fork()){
/*同步*/
wait(0);
wait(0);
printf("parentprocessiskilled!
\n");
exit(0);
}
else
{wait_mark=1;signal(SIGINT,stop);waiting();lockf(1,1,0);
printf("childprocess2iskilledbyparent!
\n");lockf(1,0,0);
exit(0);
}
}else
{
wait_mark=1;
signal(SIGINT,stop);
waiting();
lockf(1,1,0);
printf("childprocess1iskilledbyparent!
\n");
lockf(1,0,0);
exit(O);
}
}
voidwaiting()
{
while(wait_mark!
=0);
}
voidstop()
{
wait_mark=0;
}
丄IT口:
陌丄1严叨―JIT绘tEIAKCAIL*|'?
!
Ktf
|root»localhost*¥/&.out
childproccssiki1byparent'
chiIdprocess?
iskiliedbyparentT
parentprocessiski1ted!
[rootAlocMhost^]~
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
intpid1,pid2;
intEndFlag=0;
voidIntDelete()
{
//printf("%d,%d/n",pid1,pid2);
kill(pid1,16);
kill(pid2,17);
}voidInt1()
{
printf("childprocess1iskilled!
byparent\n");
exit(O);
}
voidInt2()
{
printf("childprocess2iskilled!
byparent\n");
exit(0);
}
main()
{
intexitpid;
if(pid1=fork())
{
if(pid2=fork())
{
signal(SIGINT,lntDelete);
waitpid(-1,&exitpid,0);
waitpid(-1,&exitpid,0);
printf("parentprocessiskilled\n");
exit(0);
}
else
{
signal(SIGINT,SIG_IGN);
signal(17,Int2);
pause();
}
}
else
{
signal(SIGINT,SIG_IGN);
signal(16,Int1);
pause();
}
}
:
root^localhost"./a-out
chiMprocess1cskiIiedbyparent'
chiIdprocess?
iskiliedbyparents
parentprocessiskilled'
FA«Isi.
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.进程的管道通信代码:
#include
main()
{
intfd[2];
charoutpipe[100],inpipe[100];
/*创建一个管道*/
pipe(fd);
while((pid1=fork())==-1);
if(pid1==0)
{
lockf(fd[1],1,0);
sprintf(outpipe,"child1processissendingmessage!
");
/*把串放入数组outpipe中*/
write(fd[1],outpipe,50);/*向管道写长为50字节的串*/sleep
(1);/*自我阻塞5秒*/
lockf(fd[1],0,0);
exit(0);
}
else
{
while((pid2=fork())==-1);
if(pid2==0)
/*互斥*/
{lockf(fd[1],1,0);
sprintf(outpipe,"child2processissendingmessage!
");write(fd[1],outpipe,50);
sleep(5);
lockf(fd[1],0,0);
exit(0);
}
else
{wait(0);/*同步*/read(fd[0],inpipe,50);/*从管道中读长为50字节的串*/
printf("%s\n",inpipe);
wait(0);read(fd[0],inpipe,50);printf("%s\n",inpipe);
exit(O);
child1processissendingmessage!
child2processissendingmessage!
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pl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
#inelude
/*定义关键词MEGKEY*/
/*消息结构*/
/*文本长度*/
#include
{
longmtype;
charmtexe[100];
}msg;
intmsgqid,i;
voidCLIENT()
{
inti;
msgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT);
//printf("%d",msgqid);
for(i=10;i>=1;i--)
{
msg.mtype=i;
printf("(client)sent\n");
msgsnd(msgqid,&msg,1030,0);/*发送消息msg入msgid消息队列*/
}
exit(0);
}
voidSERVER()
{
msgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT);
do
{
msgrcv(msgqid,&msg,1030,0,0);/*从队列msgid接受消息msg*/
printf("(server)receive\n");
}while(msg.mtype!
=1);/*消息类型为1时,释放队列*/
msgctl(msgqid,IPC_RMID,O);
exit(0);
}
main()
{
if(fork())
{
SERVER();
wait(0);
//wait(O);
}
else
{
CLIENT();
}
}
(client)sent
(client)sent
(client)sent
(client)sent
(client)sent
(client)sent
(client)sent
(server)「电匚eive
(server)receive
(server)receive
(server)receive
(server)receive
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sendmessage后才receivemessage.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
#include
#include
#defineSHMKEY75/*定义共享区关键词*/
intshmid,i;
int*addr;
CLIENT()
inti;
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%d\n",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)received\n");/*服务进程使用共享区*/if(*addr!
=0)
*addr=-1
}
while(*addr);
wait(
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