实验三进程的创建和简单控制学生.docx
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实验三进程的创建和简单控制学生.docx
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实验三进程的创建和简单控制学生
实验三进程的创建和简单控制
实验目的:
1.掌握进程的概念和进程的状态,对进程有感性的认识;
2.掌握进程创建方法;
3.认识进程的并发执行,了解进程族之间各种标识及其存在的关系;
4.熟悉进程的创建、阻塞、唤醒、撤销等控制方法。
实验内容:
1.了解有关Linux进程的属性和进程的层次结构;
2.学习有关Linux的前台和后台进程;
3.学习有关Linux命令的顺序执行和并发执行;
4.学习有关挂起和终止进程;
5.了解并发程序的不可确定性,进行简单并发程序设计。
实验步骤:
(一)Shell下的进程控制
1.进入Linux系统。
2.用ps查看进程。
a)的ps命令是用来监视系统进程和资源使用情况的命令,可显示瞬间进程的动态。
b)ps的参数非常多,常用的参数有:
i.-A列出所有的进程;
ii.-w显示加宽可以显示较多的信息;
iii.-au显示较详细的信息;
iv.-aux显示所有包含其他使用者的进程。
3.用kill终止某些进程。
a)kill命令通过向进程发送指定的信号来结束进程。
b)先使用ps查到进程号,再使用kill杀出进程。
4.用pstree命令显示系统中进程层次结构。
a)pstree指令用ASCII字符显示树状结构,清楚地表达进程间的相互关系。
b)语法格式pstree[-acGhlnpuUV][-H<程序识别码>][<程序识别码>/<用户名称>]
(二)Linux简单进程编程
1.理解系统调用fork()的使用。
a)fork()会产生一个与父程序相同的子程序,唯一不同之处在于其进程号,如图1所示。
图1系统调用fork()
b)编辑下面的程序,要求实现父进程产生两个子进程,父进程显示字符“a”、两个子进程,分别显示字符“b”、“c”,如图2所示。
#include
main()
{
intp1,p2;
while((p1=fork())==-1);/*父进程创建第一个进程,直到成功*/
if(p1==0)/*0返回给子进程1*/
{
putchar('b');/*P1的处理过程*/
}
else①
{/*正数返回给父进程(子进程号)*/
while((p2=fork())==-1);/*父进程创建第二个进程,直到成功*/
if(p2==0)/*0返回给子进程2*/
{
putchar('c');/*P2的处理过程*/
}
else
{
putchar('a');/*P2创建完成后,父进程的处理过程*/
}
}
}
图2系统调用fork()的使用示例一
思考:
i.编译连接通过后,多次运行程序,观察进程并发执行结果,并分析原因。
原因:
当程序并发执行时,系统处于一个复杂的动态组合状态,各程序执行的相对速度不确定,这使得这些程序多次并发执行得到的结果不同,调度、执行的顺序由系统决定。
ii.删除语句①,观察输出的内容,体会fork的使用。
提示:
编译和运行该程序,分析结果出现两种输出的原因。
删除语句①后:
思考的问题:
1.运行命令为什么是“./command”?
将源文件保存为以.c为后缀名的文件,开始进行编译$gcc-oXXXXXX.c
编译成功完成后,在当前路径下,生成一个名为XXX的文件
然后执行$./XXX
程序得以运行
2..和..什么含义?
.表示当前目录,..表示上级目录,即父目录
3.shell提示为什么不换行?
因为在输出语句中没有/n换行符。
4.输出字母为什么和提示交错?
b,a,shell,c四个进程并发执行,执行先后顺序由系统调度决定。
所以当shell调度在c进程前时,会出现输出字母和提示交错的现象。
5.管道什么含义?
管道符,可以认为它是一根水管,连接输入端和输出端。
a|b
其中,|就是管道符,将输入端a命令产生的数据传给输出端的b命令来处理
6../f1|pstree|grepf1什么含义?
将./f1产生的数据传给pstree来处理,经过pstree处理后的数据再传给grepf1来处理
在运行f1文件的进程的树结构中查找f1(?
)
7.6中组合命令为什么没有输出?
(?
)
8.如果想保留6中的./f1的输出内容,该如何操作?
进行重定向操作
9../f1运行结果为什么不一样?
每种结果的产生原因。
有a,b,c三个并发进程,调度顺序由系统决定
①bca
②bac
③abc
10../f1|pstree|grepf1运行结果为什么不一样?
截图中四种结果的产生原因。
由于并发进程的调度顺序是由系统决定的,并且pstree显示的是一刹那的进程,进程调度又是动态的。
四种结果:
①无结果:
可能三个进程调度已经结束或者还未开始调度
②
:
父进程已经结束,两个子进程还在运行
③
:
父进程开始运行,子进程还未开始调度
④
:
两个子进程还在运行(?
)
注意:
./f1|pstree|grepf1
命令之间有空格。
pstree还可以加上参数,-up
如:
./f1|pstree–up|grepf1
提示:
用pstree观察进程的父子关系,其中第二次不是错误,而是捕捉的时机,当时父进程已经结束,两个子进程还在运行。
扩展:
修改代码,产生祖孙三代的进程。
说明:
三个fe和bash都是进程,彼此间也会产生影响。
2.将上述的输出字符改为输出较长的字符串,如图3所示。
#include
intmain()
{
intp1,p2;
while((p1=fork())==-1);/*父进程创建第一个进程,直到成功*/
if(p1==0)/*0返回给子进程1*/
printf("boy\n");/*P1的处理过程*/
else
{/*正数返回给父进程(子进程号)*/
while((p2=fork())==-1);/*父进程创建第二个进程,直到成功*/
if(p2==0)/*0返回给子进程2*/
printf("daughter\n");/*P2的处理过程*/
else
printf("parent\n");/*P2创建完成后,父进程的处理过程*/
}
}
图3系统调用fork()的使用示例二
思考:
i.编译连接通过后,多次运行程序,观察进程并发执行结果:
执行结果均为:
ii.如果多次运行输出内容没有变化,请分析原因:
函数fork()用来创建一个新的进程,该进程几乎是当前进程的一个完全拷贝,所以多次运行输出内容没有变化
iii.并改写原程序,延长每个进程的执行时间,再次观察运行情况。
延长执行时间后:
输出的时间间隔变长
3.(选作)将上述的输出字符改为多条输出语句,如图4所示。
#include
main()
{
intp1,p2;
inti;
while((p1=fork())==-1);/*父进程创建第一个进程,直到成功*/
if(p1==0)/*0返回给子进程1*/
for(i=0;i<1000;i++)/*P1的处理过程*/
{putchar('b');}
else{/*正数返回给父进程(子进程号)*/
while((p2=fork())==-1);/*父进程创建第二个进程,直到成功*/
if(p2==0)/*0返回给子进程2*/
for(i=0;i<1000;i++)
{putchar('c');}/*P2的处理过程*/
else
for(i=0;i<1000;i++)
{putchar('a');}/*P2创建完成后,父进程的处理过程*/
}
}
图4系统调用fork()的使用示例三
思考:
i.编译连接通过后,多次运行程序,观察进程并发执行结果:
ii.如果多次运行输出内容没有变化,请分析原因。
并改写原程序,延长每个进程的执行时间,再次观察运行情况。
iii.如果多次运行输出内容发生变化,并分析原因。
iv.将进程放在后台运行,用pstree观察进程的宗族关系。
v.系统创建一个新进程(使用系统调用fork)与让系统执行一个新程序(使用系统调用exec)有什么差异?
4.理解系统调用wait()、getpid()和getppid()的使用。
程序代码如图5所示。
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
intmain()
{
charbuf[100];
pid_tcld_pid;
intfd;
if((fd=open("temp",O_CREAT|O_TRUNC|O_RDWR,S_IRWXU))==-1)
{
printf("openerror%d",errno);
exit
(1);
}
strcpy(buf,"Thisisparentprocesswrite\n");
if((cld_pid=fork())==0)
{/*这里是子进程执行的代码*/
strcpy(buf,"Thisischildprocesswrite\n");
printf("Thisischildprocess\n");
sleep
(1);
printf("MyPID(child)is%d\n",getpid());/*打印出本进程的ID*/
sleep
(1);
printf("MyparentPIDis%d\n",getppid());/*打印出父进程的ID*/
sleep
(1);
write(fd,buf,strlen(buf));
close(fd);
exit(0);
}
else
{/*这里是父进程执行的代码*/
wait(0);/*如果此处没有这一句会如何?
*/
printf("Thisisparentprocess\n");
sleep
(1);
printf("MyPID(parent)is%d\n",getpid());/*打印出本进程的ID*/
sleep
(1);
printf("MychildPIDis%d\n",cld_pid);/*打印出子进程的ID*/
sleep
(1);
write(fd,buf,strlen(buf));
close(fd);
}
return0;
}
图5系统调用wait()的使用
思考:
i.编译连接通过后,多次运行程序,观察进程并发执行结果:
多次执行:
ii.语句sleep
(1);起什么作用?
删除所有sleep
(1);语句,并观察运行结果;
让函数滞留1秒。
iii.删除wait(0);语句,并观察运行结果,并请分析两次结果不同的原因,理解wait的作用。
Wait的作用:
wait函数用于使父进程阻塞,直到一个子进程结束
两次结果不同的原因:
wait(0)一般是父进程用来等待子进程用的,用来防止子进程成为僵尸进程,0表示父进程不关心子进程的终止状态。
实现父子进程的同步。
5.(不做)编写程序创建子进程。
父子进程分别打印自己和父进程的进程ID,要求每3秒钟打印系统进程信息,重复5次后退出。
父进程待子进程结束后退出。
提示:
i.用系统调用getpid和getppid获取进程ID;
ii.用系统调用fork进程创建;
iii.用系统调用wait控制父子进程同步;
iv.用库函数system实现在一个进程内部运行另一个进程,即创建一个新进程;
v.Shell命令"/bin/ps"作为system的字符串参数,实现打印系统进程信息。
扩充:
关于父子进程各自又再生成子进程的例子。
#include
#include
#include
main()
{
pid_ta_pid,b_pid;
if((a_pid=fork())<0)
printf("error!
");
else
if(a_pid==0)
printf("b\n");
else
printf("a\n");
if((b_pid=fork())<0)
printf("error!
");
else
if(b_pid==0)
printf("c\n");
else
printf("a\n");
}
将代码中的输出语句中的\n删除,运行结果会变成如下,输出内容增加,原因和stdout的缓冲有关。
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- 关 键 词:
- 实验 进程 创建 简单 控制 学生