操作系统原理实验报告

操作系统原理

实验报告

学院：信息与电子工程学院专业：计算机科学与技术

班级：计算机

学号：

姓名：

浙江科技学院

2010-2011学年第2学期

实验1 进程管理

一、实验目的

1. 弄清进程和程序的区别，加深对进程概念的理解。

2. 了解并发进程的执行过程，进一步认识并发执行的实质。

3. 掌握解决进程互斥使用资源的方法。

二、实验内容

1. 管道通信

使用系统调用pipe( )建立一个管道，然后使用系统调用fork( )创建2个子进程p1和p2。这2个子进程分别向管道中写入字符串：“Child process p1 is sending message！”和“Child process p2 is sending message！”，而父进程则从管道中读出来自两个子进程的信息，并显示在屏幕上。

2. 软中断通信

使用系统调用fork( )创建2个子进程p1和p2，在父进程中使用系统调用signal( )捕捉来自键盘上的软中断信号SIGINT(即按Ctrl-C)，当捕捉到软中断信号SIGINT后，父进程使用系统调用kill( )分别向2个子进程发出软中断信号SIGUSR1和SIGUSR2，子进程捕捉到信号后分别输出信息“Child process p1 is killed by parent！”和“Child process p2 is killed by parent！”后终止。而父进程等待2个子进程终止后，输出信息“Parent process is killed！”后终止。

三、实验要求

1. 根据实验内容编写C程序。

2. 上机调试程序。

3. 记录并分析程序运行结果。

四、程序说明和程序流程图

1. 管道通信即发送进程以字符流形式将大量数据送入管道，接收进程可从管道接收数据，二者利用管道进行通信。无论是SQL Server用户，还是PB用户，作为C/S结构开发环境，他们在网络通信的实现上，都有一种共同的方法——命名管道。由于当前操作系统的不惟一性，各个系统都有其独自的通信协议，导致了不同系统间通信的困难。尽管TCP/IP协议目前已发展成为Internet 的标准，但仍不能保证C/S应用程序的顺利进行。命名管道作为一种通信方法，有其独特的优越性，这主要表现在它不完全依赖于某一种协议，而是适用于任何协议——只要能够实现通信。

2.

五、程序代码

1.

#include

void main( )

{ int i, r, p1, p2, fd[2];

char buf[50], s[50];

pipe(fd); /* 父进程建立管道*/

while ((p1=fork())==-1); /* 创建子进程P1，失败时循环*/ if (p1==0) /* 由子进程P1返回，执行子进程P1 */

{ lockf(fd[1], 1, 0); /* 加锁锁定写入端*/

sprintf(buf, "Child process P1 is sending messages! \n");

printf("Child process P1! \n");

write(fd[1], buf, 50); /* 把buf中的50个字符写入管道*/ sleep(5); /* 睡眠5秒*/

lockf(fd[1], 0, 0); /* 释放管道写入端*/

exit(0); /* 关闭P1*/

}

else /* 从父进程返回，执行父进程*/

{ while ((p2=fork())==-1); /* 创建子进程P2，失败时循环*/ if (p2==0) /* 从子进程P2返回，执行子进程P2 */

{ lockf(fd[1], 1, 0); /* 锁定写入端*/

sprintf(buf, "Child process P2 is sending messages! \n");

printf("Child process P2! \n");

write(fd[1], buf, 50); /* 把buf中的字符写入管道*/

sleep(5); /* 睡眠5秒*/

lockf(fd[1], 0, 0); /* 释放管道写入端*/

exit(0); /* 关闭P2*/

}

wait(0);

if ((r=read(fd[0], s, 50))== -1) printf("cannot read pipe! \n");

else printf("%s", s);

wait(0);

if ((r=read(fd[0], s, 50))== -1) printf("cannot read pipe! \n");

else printf("%s", s);

exit(0);

}

}

2.

#include

#include

#include

int p1,p2;

void main()

{ void ppdo();

void p1do();

void p2do();

signal(SIGINT,ppdo);

p1=fork();

if(p1==0) {

signal(SIGUSR1,p1do);

for(;;); }

else {

p2=fork();

if(p2==0) {

signal(SIGUSR2,p2do);

for(;;); } }

wait(0);

wait(0);

printf("\nParent process is killed!\n"); exit(0);

}

void ppdo()

{ kill(p1,SIGUSR1);

kill(p2,SIGUSR2);

}

void p1do()

{ printf("\nChild process p1 is killed by parent!\n"); exit(0);

}

void p2do()

{ printf("\nChild process p2 is killed by parent!\n"); exit(0);

六、程序运行结果及分析

1.

2.

程序相对比较简单，运行的时候基本没有错误。但编写程序是还需小心认真。

实验2 进程通信

一、实验目的

1. 了解进程间通信IPC的三种方式：消息队列、共享内存和信号量。

2. 掌握使用消息队列进行进程间通信的有关系统调用和编程方法。

3. 掌握使用共享内存进行进程间通信的有关系统调用和编程方法。

二、实验内容

1. 消息队列

使用系统调用msgget( )、msgsnd( )、msgrcv( )和msgctl( )，用消息队列机制实现客户进程和服务器进程间的通信。客户进程首先建立一个描述符为msgqid的消息队列，接着向服务器进程发送一个消息正文为自己的进程标识pid且类型为1的消息，然后接收来自服务器进程的消息，并在屏幕上显示：“Client receives a message from xxxx！”，其中“xxxx”为服务器进程的进程标识。服务器进程首先捕捉软中断信号(除不能捕捉的SIGKILL)，若捕捉到时则调用函数cleanup( )删除消息队列，终止服务器进程。否则重复下列操作：接收所有类型为1的消息，并在屏幕上显示：“Server receives a message from xxxx！”，其中“xxxx”为客户进程的进程标识；然后服务器进程将客户进程的进程标识作为返回消息的类型，而将自己的进程标识作为消息正文发送给客户进程。

2. 共享内存

使用系统调用shmget( )、shmat( )和shmctl( )，用共享内存机制实现进程间的通信。其中一个进程向共享内存中写入数据，另一个进程从共享内存中读出数据并显示在屏幕上。

三、实验要求

1. 根据实验内容编写C程序。

2. 上机调试程序。

3. 记录并分析程序运行结果。

四、程序说明和程序流程图

1. 消息队列

“消息”是在两台计算机间传送的数据单位。消息可以非常简单，例如只包含文本字符串；也可以更复杂，可能包含嵌入对象。消息被发送到队列中。“消息队列”是在消息的传输过程中保存消息的容器。消息队列管理器在将消息从它的源中继到它的目标时充当中间人。队列的主要目的是提供路由并保证消息的传递；如果发送消息时接收者不可用，消息队列会保留消息，直到可以成功地传递它。

2. 共享内存

共享内存指在多处理器的计算机系统中，可以被不同中央处理器（CPU）访问的大容量内存。由于多个CPU需要快速访问存储器，这样就要对存储器进行缓存（Cache）。任何一个缓存的数据被更新后，由于其他处理器也可能要存取，共享内存就需要立即更新，否则不同的处理器可能用到不同的数据。共享内存(shared memory)是Unix 下的多进程之间的通信方法,这种方法通常用于一个程序的多进程间通信，实际上多个程序间也可以通过共享内存来传递信息。

五、程序代码

1.

#include

#include

#include

#define MSGKEY 75

struct msgform

{ long mtype;

char mtext[256];

}

main()

{ struct msgform msg;

int msgqid,pid,*pint; /* 文件主同组用户其他用户rwxrwxrwx */ msgqid=msgget(MSGKEY,0777); /* rw-rw-rw- */

pid=getpid();

pint=(int*)msg.mtext;

*pint=pid;

msg.mtype=1;

msgsnd(msgqid,&msg,sizeof(int),0);

msgrcv(msgqid,&msg,256,pid,0);

printf("client: receive from pid %d\n",*pint);

}

#include

#include

#include

#define MSGKEY 75

struct msgform

{ long mtype;

char mtext[256];}msg;

int msgqid;

main()

{ int i,pid,*pint;

extern cleanup();

for (i=0;i<20;i++)

signal(i,cleanup);

msgqid=msgget(MSGKEY, 0777|IPC_CREAT); for (;;)

{ msgrcv(msgqid,&msg,256,1,0);

pint=(int*)msg.mtext;

pid=*pint;

printf("server: receive from

pid %d\n",pid);

msg.mtype=pid;

*pint=getpid();

msgsnd(msgqid,&msg,

sizeof(int),0);}

}

cleanup()

{ msgctl(msgqid,IPC_RMID,0);

exit();}

2. #include

#include

#include

#define SHMKEY 75

#define K 1024

int shmid;

main()

{ int i, *pint;

char *addr;

extern clearup();

for (i=1; i<20; i++)

signal(i, clearup);

shmid=shmget(SHMKEY, 16*K, 0777|IPC_CREAT); addr=shmat(shmid, 0, 0);

printf(" addr 0x%x\n", addr);

pint=(int*)addr;

for (i=0; i<256; i++) *pint++=i;

pint=(int*)addr;

*pint=256;

pause();}

clearup()

{ shmctl(shmid, IPC_RMID, 0);

exit(0);

}

#include

#include

#include

#define SHMKEY 75

#define K 1024

int shmid;

main()

{ int i, *pint;

char *addr;

shmid=shmget(SHMKEY, 8*K, 0777); addr=shmat(shmid, 0, 0);

pint=(int*)addr;

while (*pint==0);

for (i=0; i<256; i++)

printf(“%d\n“, *pint++);

}

六、程序运行结果及分析

1.

2.

实验2的时候，可能会出现段错误。可以尝试重启计算机来重新运行程序。