linux上机实验Word下载.docx
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fork()创建进程所需的时间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,所以会出现上述结果。
进程的控制
<
任务>
修改已编写好的程序,将每个程序的输出由单个字符改为一句话,再观察程序执行时屏幕上出现的现象,并分析其原因。
如果在程序中使用系统调用lockf()来给每个程序加锁,可以实现进程之间的互斥,观察并分析出现的现象。
〈程序1〉
#include<
stdio.h>
main()
{
intp1,p2,i;
if(p1=fork())
for(i=0;
i<
500;
i++)
printf("
child%d\n"
i);
else
{
if(p2=fork())
i++)
printf("
son%d\n"
else
daughter%d\n"
}
}
〈运行结果〉
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,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。
〈程序2〉
{
lockf(1,1,0);
for(i=0;
lockf(1,1,0);
{
if(p2=fork())
{
for(i=0;
i++)printf("
lockf(1,1,0);
}
{
lockf(1,0,0);
}
运行结果〉
按照childsondaughter的顺序输出
因为上述程序执行时,不同进程之间不存在共享临界资源(其中打印机的互斥性已有由操作系统保证)问题,所以,加锁与不加锁效果相同
3.软中断通信
〈任务1〉
编制一段程序,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ctrl+c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:
childprocess1iskilledbyparent!
childprocess2iskilledbyparent!
父进程等待两个子进程终止后,输出以下信息后终止:
parentprocessiskilled!
程序流程图>
〈程序〉
signal.h>
unistd.h>
voidwaiting(),stop();
intwait_mark;
intp1,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*/
waiting();
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);
\n"
);
exit(0);
{
wait_mark=1;
signal(SIGINT,stop);
waiting();
exit(0);
}
wait_mark=1;
signal(SIGINT,stop);
waiting();
lockf(1,0,0);
printf("
exit(0);
voidwaiting()
while(wait_mark!
=0);
voidstop()
wait_mark=0;
运行结果>
〈任务2〉
在上面的任务1中,增加语句signal(SIGINT,SIG_IGN)和语句signal(SIGQUIT,SIG_IGN),观察执行结果,并分析原因。
这里,signal(SIGINT,SIG_IGN)和signal(SIGQUIT,SIG_IGN)分别为忽略键信号以及忽略中断信号。
程序>
intpid1,pid2;
intEndFlag=0;
intpf1=0;
intpf2=0;
voidIntDelete()
kill(pid1,16);
kill(pid2,17);
EndFlag=1;
voidInt1()
childprocess1iskilled!
byparent\n"
voidInt2()
childprocess2iskilled!
intexitpid;
signal(SIGINT,SIG_IGN);
signal(SIGQUIT,SIG_IGN);
if(pid1=fork())
signal(SIGUSR1,Int1);
pause();
if(pid2=fork())
signal(SIGUSR1,Int1);
signal(SIGINT,SIG_IGN);
pause();
signal(SIGINT,IntDelete);
waitpid(-1,&
exitpid,0);
parentprocessiskilled\n"
〈分析〉
由于忽略了中断与退出信号,程序会一直保持阻塞状态而无法退出。
进程的管道通信
〈任务〉
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分别向通道个写一句话:
child1processissendingmessage!
child2processissendingmessage!
而父进程则从管道中读出来自两个进程的信息,显示在屏幕上。
#include<
intpid1,pid2;
main()
intfd[2];
charoutpipe[100],inpipe[100];
pipe(fd);
/*创建一个管道*/
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(5);
/*自我阻塞5秒*/
lockf(fd[1],0,0);
else
while((pid2=fork())==-1);
if(pid2==0)
{lockf(fd[1],1,0);
/*互斥*/
child2processissendingmessage!
{wait(0);
read(fd[0],inpipe,50);
/*从管道中读长为50字节的串*/
%s\n"
inpipe);
延迟5秒后显示:
再延迟5秒:
child2processissendingmessage!
(1)系统是怎样创建进程的?
(2)可执行文件加载时进行了哪些处理?
(3)当首次调用新创建进程时,其入口在哪里?
(4)进程通信有什么特点?
实验3进程间通信
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。
阅读Linux系统的msg.c、sem.c和shm.c等源码文件,熟悉Linux的三种机制。
(1)消息的创建,发送和接收。
①使用系统调用msgget(),msgsnd(),msgrev(),及msgctl()编制一长度为1k的消息的发送和接收程序。
sys/types.h>
sys/msg.h>
sys/ipc.h>
#defineMSGKEY75/*定义关键词MEGKEY*/
structmsgform/*消息结构*/
longmtype;
charmtexe[1030];
/*文本长度*/
}msg;
intmsgqid,i;
voidCLIENT()
inti;
msgqid=msgget(MSGKEY,0777);
for(i=10;
i>
=1;
i--)
msg.mtype=i;
(client)sent\n"
msgsnd(msgqid,&
msg,1024,0);
/*发送消息msg入msgid消息队列*/
voidSERVER()
{
msgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT);
/*由关键字获得消息队列*/
do
msgrcv(msgqid,&
msg,1030,0,0);
/*从队列msgid接受消息msg*/
(server)receive\n"
}while(msg.mtype!
=1);
/*消息类型为1时,释放队列*/
msgctl(msgqid,IPC_RMID,0);
if(fork())SERVER();
elseCLIENT();
结果:
②观察上面的程序,说明控制消息队列系统调用msgctl()在此起什么作用?
(2)共享存储区的创建、附接和段接。
使用系统调用shmget(),shmat(),sgmdt(),shmctl(),编制一个与上述功能相同的程序。
#defineSHMKEY75/*定义共享区关键词*/
intshmid,i;
int*addr;
CLIENT()
shmid=shmget(SHMKEY,1024,0777);
/*获取共享区,长度1024,关键词SHMKEY*/
addr=shmat(shmid,0,0);
/*共享区起始地址为addr*/
for(i=9;
=0;
i--)
{
while(*addr!
=-1);
/*打印(client)sent*/
*addr=i;
/*把i赋给addr*/
}
SERVER()
{
shmid=shmget(SHMKEY,1024,0777|IPC_CREAT);
/*创建共享区*/
do
*addr=-1;
while(*addr==-1);
(server)received\n"
/*服务进程使用共享区*/
while(*addr);
shmctl(shmid,IPC_RMID,0);
main()
if(fork())SERVER();
if(fork())CLIENT();
结果〉
运行的结果和预想的完全一样。
但在运行的过程中,发现每当client发送一次数据后,server要等大约0.1秒才有响应。
同样,之后client又需要等待大约0.1秒才发送下一个数据。
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。
3比较两种消息通信机制中的数据传输的时间
由于两种机制实现的机理和用处都不一样,难以直接进行时间上的比较。
如果比较其性能,应更加全面的分析。
消息队列的建立比共享区的设立消耗的资源少.前者只是一个软件上设定的问题,后者需要对硬件操作,实现内存的映像,当然控制起来比前者复杂.如果每次都重新进行队列或共享的建立,共享区的设立没有什么优势。
当消息队列和共享区建立好后,共享区的数据传输,受到了系统硬件的支持,不耗费多余的资源;
而消息传递,由软件进行控制和实现,需要消耗一定的CPU资源.从这个意义上讲,共享区更适合频繁和大量的数据传输.
消息的传递,自身就带有同步的控制.当等到消息的时候,进程进入睡眠状态,不再消耗CPU资源.而共享队列如果不借助其他机制进行同步,接受数据的一方必须进行不断的查询,白白浪费了大量的CPU资源.可见消息方式的使用更加灵活.
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