实验二-Linux进程、线程及编程

实验二Linux进程、线程及编程实验

一、实验目的

1、通过编写一个完整的守护进程，掌握守护进程编写和调试的方法

2、进一步熟悉如何编写多进程程序

二、实验环境

硬件：PC机一台，JXARM9－2410教学实验平台。

软件：Windows98/XP/2000系统，虚拟机环境下的Linux系统。

三、预备知识

1、fork()

fork()函数用于从已存在的进程中创建一个新进程。新进程称为子进程，而原进程称为父进程。使用fork()函数得到的子进程是父进程的一个复制品，它从父进程处继承了整个进程的地址空间，包括进程上下文、代码段、进程堆栈、存信息、打开的文件描述符、信号控制设定、进程优先级、进程组号、当前工作目录、根目录、资源限制和控制终端等，而子进程所独有的只有它的进程号、资源使用和计时器等

2、exit()和_exit()的区别

_exit()函数的作用最为简单：直接使进程停止运行，清除其使用的存空间，并销毁其在核中的各种数据结构；

exit()函数则在这些基础上作了一些包装，在执行退出之前加了若干道工序。

exit()函数在调用exit系统调用之前要检查文件的打开情况，把文件缓冲区中的容写回文件，就是图中的"清理I/O缓冲"一项。

3、wait()和waitpid()

wait()函数是用于使父进程（也就是调用wait()的进程）阻塞，直到一个子进程结束或者该进程接到了一个指定的信号为止。如果该父进程没有子进程或者他的子进程已经结束，则wait()就会立即返回。

四、实验容

在该实验中，读者首先创建一个子进程1（守护进程），然后在该子进程中新建一个子进程2，该子进程2暂停10s，然后自动退出，并由子进程1收集子线程退出的消息。在这里，子进程1和子进程2的消息都在系统日志文件（例如“/var/log/messages”，日志文件的全路径名因版本的不同可能会有所不同）中输出。在向日志文件写入消息之后，守护进程（子进程1）循环暂停，其间隔时间为10s。

五、实验步骤

1．分析下面的代码，注意它的运行会产生几个进程以及掌握fork()调用的具体过程。/* multi_proc_wrong.c */

#include

#include

#include

#include

#include

int main(void)

{

pid_t child1, child2, child;

/*创建两个子进程*/

child1 = fork();

child2 = fork();

/*子进程1的出错处理*/

if (child1 == -1)

{

printf("Child1 fork error\n");

exit(1);

}

else if (child1 == 0) /*在子进程1中调用execlp()函数*/

{

printf("In child1: execute 'ls -l'\n");

if (execlp("ls", "ls", "-l", NULL) < 0)

{

printf("Child1 execlp error\n");

}

}

if (child2 == -1) /*子进程2的出错处理*/

{

printf("Child2 fork error\n");

exit(1);

}

else if( child2 == 0 ) /*在子进程2中使其暂停5s*/

{

printf("In child2: sleep for 5 seconds and then exit\n");

sleep(5);

exit(0);

}

else /*在父进程中等待两个子进程的退出*/

{

printf("In father process:\n");

child = waitpid(child1, NULL, 0); /* 阻塞式等待 */

if (child == child1)

{

printf("Get child1 exit code\n");

}

else

{

printf("Error occured!\n");

}

do

{

child = waitpid(child2, NULL, WNOHANG);/* 非阻塞式等待 */

if (child == 0)

{

printf("The child2 process has not exited!\n");

sleep(1);

}

} while (child == 0);

if (child == child2)

{

printf("Get child2 exit code\n");

}

else

{

printf("Error occured!\n");

}

}

return 0;

}

此段代码会是我们所希望的结果，如果child1 = fork();child2 = fork();都成功则会有4个进程，child1 = fork();后会才生一个新的进程：主进程、child1，child2 = fork()后主进程和child1有分别产生一个新的进程。

2．分析下面代码，体会与上一个代码之间的区别，

/* multi_proc.c */

#include

#include

#include

#include

#include

int main(void)

{

pid_t child1, child2, child;

/*创建两个子进程*/

child1 = fork();

/*子进程1的出错处理*/

if (child1 == -1)

{

printf("Child1 fork error\n");

exit(1);

}

else if (child1 == 0) /*在子进程1中调用execlp()函数*/

{

printf("In child1: execute 'ls -l'\n");

if (execlp("ls", "ls", "-l", NULL) < 0)

{

printf("Child1 execlp error\n");

}

}

else /*在父进程中再创建进程2，然后等待两个子进程的退出*/

{

child2 = fork();

if (child2 == -1) /*子进程2的出错处理*/

{

printf("Child2 fork error\n");

exit(1);

}

else if(child2 == 0) /*在子进程2中使其暂停5s*/

{

printf("In child2: sleep for 5 seconds and then exit\n");

sleep(5);

exit(0);

}

printf("In father process:\n");

child = waitpid(child1, NULL, 0); /* 阻塞式等待 */

if (child == child1)

{

printf("Get child1 exit code\n");

}

else

{

printf("Error occured!\n");

}

do

{

child = waitpid(child2, NULL, WNOHANG);/* 非阻塞式等待 */

if (child == 0)

{

printf("The child2 process has not exited!\n");

sleep(1);

}

} while (child == 0);

if (child == child2)

{

printf("Get child2 exit code\n");

}

else

{

printf("Error occured!\n");

}

}

return 0;

}

3．在宿主机上编译调试该程序

gcc multi_proc.c –o multi_proc

4. 在确保没有编译错误后，使用交叉编译该程序

arm-linux-gcc multi_proc.c –o multi_proc

5.将生成的可执行程序下载到目标板上运行。

6．分析实验结果

主要是要理解FORK（）函数的意义：在语句child1=fork()之前，只有一个进程在执行这段代码，但在这条语句之后，就变成两个进程在执行了，这两个进程的代码部分完全相同。两个进程中，原先就存在的那个被称作“父进程”，新出现的那个被称作“子进程”。父子进程的区别除了进程标志符（process ID）不同外，变量child1的值也不相同，child1存放的是fork的返回值。fork调用的一个奇妙之处就是它仅仅被调用一次，却能够返回两次，它可能有三种不同的返回值：

在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID；

在子进程中，fork返回0；

如果出现错误，fork返回一个负值；

所以掌握了fork的含义后就不难分析结果了。第二段代码将child2放在了父进程中创建，

这样child1就不会在创建child2，此时child1、child2都是主进程的子进程，共有3个进程存在。

六、实验总结

通过实验过程中编写一个完整的守护进程，掌握守护进程编写和调试的方法,进一步熟悉如何编写多进程程序，对Linux的进程和线程有了更多的了解。