操作系统linux版实验报告.docx
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操作系统linux版实验报告.docx
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操作系统linux版实验报告
操作系统实验报告(Linux版)
网络142潘豹 142999
实验一观察Linux进程状态
一、实验目得
在本实验中学习Linux操作系统得进程状态,并通过编写一些简单代码来观察各种情况下,Linux进程得状态,进一步理解进程得状态及其转换机制。
二、实验环境
硬件环境:
计算机一台,局域网环境;
软件环境:
Linux Ubuntu操作系统,gcc编译器。
(四)查瞧“不可中断阻塞”状态(D)
创建一个C程序,如uninter_status、c,让其睡眠30s
代码:
#include #include intmain() { inti=0,j=0,k=0; for(i=0;i<1000000;i++) { for(j=0;j<1000000;j++) { k++; k--; } } } 实验结果: (二)查瞧“暂停”状态(T) 运行run_status进程,其进入R状态: 代码同上: (三)查瞧“可中断阻塞”状态(S) 创建一个C程序,如interruptiblie_status、c,让其睡眠30s 编译链接,后台运行该程序(后接&符号),并使用ps命令查瞧运行状态 代码: #include〈unistd、h> #include<stdio、h> intmain() { sleep(30); return; } 实验结果: (四)查瞧“不可中断阻塞”状态(D) 创建一个C程序,如uninter_status、c,让其睡眠30s 编译链接,后台运行该程序(后接&),并使用ps命令查瞧运行状态 代码: #include〈unistd、h> #include〈stdio、h> intmain() { if(vfork()==0) { sleep(300); return; } } 实验结果: (五)查瞧“僵尸”进程(Z) 创建一个C程序,如zombie_status、c,在其中创建一个子进程,并让子进程迅速结束,而父进程陷入阻塞 编译链接,后台运行该程序(后接&),并使用ps命令查瞧运行状态(30s内) 代码: #include #incldue intmain() { if(fork()) { sleep(300); } } 实验结果: 实验二观察Linux进程/线程得异步并发执行 一、实验目得 通过本实验学习如何创建Linux进程及线程,通过实验,观察Linux进程及线程得异步执行。 理解进程及线程得区别及特性,进一步理解进程就是资源分配单位,线程就是独立调度单位。 二、实验环境 硬件环境: 计算机一台,局域网环境; 软件环境: Linux Ubuntu操作系统,gcc编译器. 三、实验内容与步骤 1、进程异步并发执行 编写一个C语言程序,该程序首先初始化一个count变量为1,然后使用fork函数创建两个子进程,每个子进程对count加1后,显示“Iamson, count=x”或“Iam daughter,count=x”,父进程对count加1之后,显示“I amfather,count=x”,其中x使用count值代替。 最后父进程使用waitpid等待两个子进程结束之后退出。 编译连接后,多次运行该程序,观察屏幕上显示结果得顺序性,直到出现不一样得情况为止,并观察每行打印结果中count得值。 代码: #include<unistd、h> #include<stdio、h〉 intmain() { pid_tson_pid,daughter_pid; intcount=1; son_pid=fork(); if(son_pid==0) { count++; printf(”iamson,count=%d\n",count); } else { daughter_pid=fork(); if(daughter_pid==0) { count++; printf(”iamdaughter,count=%d\n",count); } else { count++; printf("iam father,count=%d\n”,count); waitpid(son_pid,NULL,0); waitpid(daughter_pid,NULL,0); } } } 2、线程异步并发执行 编写一个C语言程序,该程序首先初始化一个count变量为1,然后使用pthread_create函数创建两个线程,每个线程对count加1后,显示“I am son,count=x”或“Iam daughter,count=x",父进程对count加1之后,显示“Iamfather,count=x”,其中x使用count值代替。 最后父进程使用pthread_join等待两个线程结束之后退出。 编译连接后,多次运行该程序,观察屏幕上显示结果得顺序性,直到出现不一样得情况为止,并观察每行打印结果中count得值。 代码: #include #include〈stdio、h〉 #include void*daughter(void*num) { int*a=(int*)num; *a+=1; printf(”iamdaughter,count=%d\n",*a); } void*son(void *num) { int*a=(int*)num; *a+=1; printf("iamson,count=%d\n",*a); } intmain() { pthread_tson_tid,daughter_tid; intcount=1; pthread_create(&son_tid,NULL,son,&count); pthread_create(&daughter_tid,NULL,daughter,&count); count++; printf("i am parent,count: =%d\n”,count); pthread_join(son_tid,NULL); pthread_join(daughter_tid,NULL); return0; } 实验结果: 实验三使用信号量进行互斥与同步 一、实验目得 本实验介绍在Linux中使用信号量进行进程同步、互斥得方法。 读者可以通过实验进一步理解进程间同步与互斥、临界区与临界资源得概念与含义,并学会Linux信号量得基本使用方法。 二、实验环境 硬件环境: 计算机一台,局域网环境; 软件环境: LinuxUbuntu操作系统,gcc编译器. 三、实验内容与步骤 三、实验内容与步骤 (一)参考: POSIX以及SystemV System V: Unix众多版本中得一支,最初由AT&T定义,目前为第四个版本,其中定义了较为复杂得API。 POSIX: PortableOperatingSystemInterface,IEEE为了统一Unix接口而定义得标准,定义了统一得API接口。 Linux即支持SystemAPI,又支持POSIXAPI (二)实验步骤 step1: 通过实例查瞧不使用互斥时得情况(假设文件命名为no_sem、c) 编译链接,同时运行两个进程,显示结果 代码: #include #include intmain(intargc,char*argv[]) { charmessage=’x'; inti=0; if(argc〉1){ message=argv[1][0]; } for(i=0;i〈10;i++){ printf(”%c",message); fflush(stdout); sleep(rand()%3); printf("%c”,message); fflush(stdout); sleep(rand()%2); } sleep(10); exit; } 实验结果: step2: 使用信号量来对临界资源进行互斥(假设文件命名为with_sem、c) 编译链接,同时运行两个进程。 观察X与O得出现规律,并分析原因。 代码: #include<stdio、h〉 #include<stdlib、h> #include #include〈sys/ipc、h〉 #include〈semaphore、h〉 #include<fcntl、h〉 #include<sys/stat、h> intmain(intargc,char *argv[]) { char message=’x'; inti=0; if(argc>1) { message=argv[1][0]; } sem_t *mutex=sem_open("mysem”,O_CREAT,0666,1); for(i=0;i〈10;i++) { sem_wait(mutex); printf("%c”,message); fflush(stdout); sleep(rand()%3); printf("%c",message); fflush(stdout); sem_post(mutex); sleep(rand()%2); } sleep(10); sem_close(mutex); sem_unlink(”mysem”); exit(0); } 实验结果: step3: 使用信号量来模拟下象棋红黑轮流走子得情况 编写两个C语言程序black_chess、c以及red_chess、c,分别模拟下象棋过程中红方走子与黑方走子过程。 走子规则: 红先黑后,红、黑双方轮流走子,到第10步,红方胜,黑方输。 代码: 红色棋 #include〈stdio、h〉 #include<stdlib、h> #include #include〈sys/ipc、h> #include #include<fcntl、h> #include intmain(intargc,char*argv[]) { inti=0; sem_t*hei=sem_open("chess_black_sem”,O_CREAT,0666,1); sem_t*hong=sem_open("chess_red_sem",O_CREAT,0666,0); for(i=0;i<10;i++) { sem_wait(hei); if(i! =9){ printf("Red chesshadmoved,black,chessgo! \n"); } else{ printf("Redchesswin! \n"); } fflush(stdout); sem_post(hong); } sleep(10); sem_close(hei); sem_close(hong); sem_unlink(”chess_red_sem"); sem_unlink("chess_black_sem”); exit(0); } 黑色棋: #include #include #include<sys/types、h> #include〈sys/ipc、h〉 #include〈semaphore、h> #include<fcntl、h> #include<sys/stat、h> intmain(intargc,char*argv[]) { inti=0; sem_t*hei=sem_open("chess_black_sem”,O_CREAT,0666,1); sem_t*hong=sem_open(”chess_red_sem",O_CREAT,0666,0); for(i=0;i〈10;i++) { sem_wait(hong); if(i! =9){ printf("Blackchesshadmoved,redchessgo! \n”); } else{ printf("Blackchess win! \n"); } fflush(stdout); sem_post(hei); } sleep(10); sem_close(hei); sem_close(hong); sem_unlink(”chess_red_sem"); sem_unlink(”chess_black_sem”); exit(0); } 实验结果: 实验四 作业调度算法模拟 一、实验目得 (1)掌握周转时间、等待时间、平均周转时间等概念及其计算方法。 (2)理解五种常用得进程调度算法(FCFS、SJF、HRRF、HPF、RR),区分算法之间得差异性,并用C语言模拟实现各算法。 (3)了解操作系统中高级调度、中级调度与低级调度得区别与联系. 二、实验环境 硬件环境: 计算机一台,局域网环境; 软件环境: LinuxUbuntu操作系统,gcc编译器。 三、实验内容与步骤 本实验所选用得调度算法均默认为非抢占式. 实验所用得测试数据如下表所示。 本实验所用得测试数据如下表所示 表实验测试数据 作业Id 到达时间 执行时间 优先权 1 800 50 0 2 815 30 1 3 830 25 2 4 835 20 2 5 845 15 2 6 700 10 1 7 820 5 0 作业得数据结构: typedefstructnode { ﻩint number;//作业号 intreach_time;//作业抵达时间 intneed_time;//作业得执行时间 intprivilege;// 作业优先权 ﻩfloatexcellent;//响应比 intstart_time;//作业开始时间 int wait_time;//等待时间 intvisited;//作业就是否被访问过 boolisreached;//作业就是否已经抵达 }job; 代码: #include〈stdio、h> #include<string、h> #include #include〈stdbool、h〉 //最大作业数量 constintMAXJOB=50; //作业得数据结构 typedefstructnode { intnumber;//作业号 int reach_time;//作业抵达时间 intneed_time;//作业得执行时间 int privilege;//作业优先权 floatexcellent;//响应比 intstart_time;//作业开始时间 int wait_time;//等待时间 int visited;//作业就是否被访问过 boolisreached;//作业就是否抵达 }job; jobjobs[50];//作业序列 intquantity;//作业数量 //初始化作业序列 void initial_jobs() { inti; for(i=0;i〈MAXJOB;i++) { jobs[i]、number=0; jobs[i]、reach_time=0; jobs[i]、privilege=0; jobs[i]、excellent=0; jobs[i]、start_time=0; jobs[i]、wait_time=0; jobs[i]、visited=0; jobs[i]、isreached=false; } quantity=0; } //重置全部作业信息 void reset_jinfo() { int i; for(i=0;i〈MAXJOB;i++) { jobs[i]、start_time=0; jobs[i]、wait_time=0; jobs[i]、visited=0; } } //查找当前current_time已到达未执行得最短作业,若无返回-1 intfindminjob(jobjobs[],intcount) { intminjob=-1;//=jobs[0]、need_time; intminloc=-1; inti; for(i=0;i<count;i++) { if(minloc==-1){ if(jobs[i]、isreached==true&&jobs[i]、visited==0){ minjob=jobs[i]、need_time; minloc=i; } } elseif(minjob〉jobs[i]、need_time&&jobs[i]、visited==0&&jobs[i]、isreached==true) { minjob=jobs[i]、need_time; minloc=i; } } returnminloc; } //查找最早到达作业,若全部到达返回-1、 intfindrearlyjob(jobjobs[],int count) { intrearlyloc=—1; int rearlyjob=-1; inti; for(i=0;i〈count;i++) { if(rearlyloc==—1){ if(jobs[i]、visited==0){ rearlyloc=i; rearlyjob=jobs[i]、reach_time; } } else if(rearlyjob〉jobs[i]、reach_time&&jobs[i]、visited==0) { rearlyjob=jobs[i]、reach_time; rearlyloc=i; } } returnrearlyloc; } //读取作业数据 voidreadJobdata() { FILE*fp; charfname[20]; inti; //输入测试文件文件名 printf(”pleaseinputjobdata\n”); scanf("%s",fname); if((fp=fopen(fname,"r"))==NULL) { printf(”error,open , pleasecheck: \n"); } else { //依次读取作业信息 while(! feof(fp)) { if(fscanf(fp,"%d %d %d%d”,&jobs[quantity]、number,&jobs[quantity]、reach_time,&jobs[quantity]、need_time,&jobs[quantity]、privilege)==4) quantity++; } //打印作业信息 printf("outputthe originjobdata\n”); printf(”-—-———-—-—-------—----—--—--——------——--—-——-—---—-—---——--—---—---——\n”); printf("\tjobID\treachtime\tneedtime\tprivilege\n”); for(i=0;i〈quantity;i++) { printf(”\t%—8d\t%-8d\t%-8d\t%-8d\n",jobs[i]、number,jobs[i]、reach_time,jobs[i]、need_time,jobs[i]、privilege); } } } //FCFS void FCFS() { int i; intcurrent_time=0; intloc; inttotal_waitime=0; int total_roundtime=0; //获取最近到达得作业 loc=findrearlyjob(jobs,quantity); //输出作业流 printf(”\n\nFCFS算法作业流\n”); printf("---—-----—-——---—-——-—--—------———-------——--—-———----—---—-—---—-—-----\n”); printf("\tjobID\treachtime\tstarttime\twaittime\troundtime\n”); current_time=jobs[loc]、reach_time; //每次循环找出最先到达得作业并打印相关信息 for(i=0;i<quantity;i++) { if(jobs[loc]、reach_time>current_time) { jobs[loc]、start_time=jobs[loc]、reach_time; current_time=jobs[loc]、reach_time; } else { jobs[loc]、start_time=current_time; } jobs[loc]、wait_time=current_time-jobs[loc]、reach_time; printf("\t%-8d\t%-8d\t%—8d\t%-8d\t%-8d\n",loc+1,jobs[loc]、reach_time,jobs[loc]、start_time,jobs[loc]、wait_time, jobs[loc]、wait_time+jobs[loc]、need_time); jobs[loc]、visited=1; current_time+=jobs[loc]、need_time; total_waitime+=jobs[loc]、wait_time; total_roundtime=total_roundtime+jobs[loc]、wait_time+jobs[loc]、need_time; //获取剩余作业中最近到达作业 loc=findrearlyjob(jobs,quantity); } printf(”总等待时间: %—8d 总周转时间: %-8d\n",total_waitime,total_roundtime); printf(“平均等待时间: %4、2f平均周转时间: %4、2f\n”,(float)total_waitime/(quantity),(float)total_roundtime/(quantity)); } //短作业优先作业调度 voidSFJschdulejob(jobjobs[],intcount) { } intma
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