最新Linux多进程并发执行实验
操作系统实验04 Linux 多进程编程
《操作系统》实验报告实验序号：实验四实验项目名称：实验04 Linux 多进程编程学号1207022103 姓名陈华荣专业、班网络工程实验地点实1-311 指导教师李桂森实验时间2014.10.26一、实验目的及要求1.通过本实验的学习，使学生掌握Linux多进程编程的基本方法。
2.实验内容：利用Linux多进程实现题目所要求的功能。
3.以学生自主训练为主的开放模式组织教学二、实验设备（环境）及要求PC机三、实验内容与步骤1、编写一个显示“HELLO”的c语言程序，并利用GCC编译，然后运行此程序。
（提示：若没有gcc，需先安装gcc编译程序）指令：Apt-get install updateApt-get install gccCd /home/normaluesrTouch helloworld.cVim helloeorld.c在helloworld里编辑进：#include<stdio.h>Int main(){Printf(“helloworld”);Return 0;}然后用gcc进行编译运行：或者直接2、进程的创建：编制一程序，利用系统调用fork()创建两个子进程。
程序运行时，系统中有一个父进程和两个子进程活动，分别让他们显示“A”、“B”和“C”，分析程序运行结果。
3、用ctrl+alt+F2切换到第二个终端（tty2）并使用另外一个用户登录（可利用第二个实验创建的用户登录），然后使用who命令查看用户登录情况。
用ctrl+alt+F1切换到第二个终端（tty1），修改第二步的程序，在每个进程退出前都加上一个sleep(20)的函数来延缓进程的退出，然后运行此程序，立即切换到tty2，使用ps -a命令查看系统运行的进程，观察程序创建的进程都有哪些？pid是多少？4、进程的管道通信：编制一程序，使用系统调用pipe()建立一管道，两个子进程P1和P2分别向管道各写一句话，父进程则从管道中读取出来并显示在屏幕。
进程的同步与互斥实验报告
进程的同步与互斥实验报告1.实验目的进程（线程）的同步与互斥是操作系统中非常重要的概念，本实验旨在通过实际操作，加深对这些概念的理解和掌握。
通过编写多个进程（线程），并在其间进行同步与互斥操作，验证同步与互斥的实际效果。
2.实验环境本实验在Linux系统下进行，使用C/C++语言编程。
3.实验内容3.1同步在实验中，我们编写了两个进程A和B，这两个进程需要按照特定的顺序执行。
为了实现同步，我们使用信号量机制来确保进程A和B按照正确的顺序执行。
3.2互斥在实验中，我们编写了多个进程C和D，这些进程需要同时对一个共享资源进行访问。
为了实现互斥，我们使用互斥锁机制来确保同一时刻只有一个进程访问共享资源。
4.实验过程4.1同步实验编写进程A和进程B的代码，使用信号量机制实现同步。
进程A先运行，然后通过信号量唤醒进程B，进程B再开始执行。
通过观察进程的运行顺序，验证同步机制是否起作用。
4.2互斥实验编写进程C和进程D的代码，使用互斥锁机制实现互斥。
进程C和进程D同时对一个共享资源进行访问，通过互斥锁来确保同一时刻只有一个进程访问共享资源。
观察进程的输出结果，验证互斥机制是否起作用。
5.实验结果5.1同步实验结果进程A开始执行进程A执行完毕进程B开始执行进程B执行完毕5.2互斥实验结果进程C开始执行进程C访问共享资源进程C执行完毕进程D开始执行进程D访问共享资源进程D执行完毕6.实验分析通过上述结果可以看出，同步实验中进程A和进程B按照正确的顺序执行，证明了同步机制的有效性。
互斥实验中进程C和进程D能够正确地交替访问共享资源，证明了互斥机制的有效性。
7.实验总结通过本次实验，我深刻理解了进程（线程）的同步与互斥，并通过实际操作加深了对这些概念的理解。
同步和互斥是操作系统中非常重要的概念，对于应对资源竞争和提高程序性能具有重要意义。
在实际开发中，我们应该合理使用同步和互斥机制，以确保程序的正确性和并发执行的效率。
并行程序实验报告
并行程序设计实验报告姓名：学号：一、实验目的通过本次试验，了解使用OpenMP编程的基本方法和MPI的编程方法，通过实践实现的基本程序，掌握基本的线程及进程级并行应用开发技术，能够分析并行性能瓶颈及相应优化方法。
二、实验环境Linux操作系统，mpi库，多核处理器三、实验设计与实现（一）MPI并行程序设计用MPI编写一个greeting程序，编号为0的进程接受其它各进程的“问候”，并在计算机屏幕上显示问候情况。
用MPI编写一个多进程求积分的程序，并通过积分的方法求π的值，结果与π的25位精确值比较。
（二）多线程程序设计用Pthreads或OpenMP编写通过积分的方法求π的程序。
把该程序与相应的MPI程序比较。
用Pthreads或OpenMP编写编写矩阵相乘的程序，观察矩阵增大以及线程个数增减时的情形。
四、实验环境安装（一）MPI环境安装1.安装kylin操作系统的虚拟机（用VirtualBox）2.安装增强功能，使之与windows主机能够文件共享。
3.拷贝mpich-3.0.4.tar.gz到/root/myworkspace/目录下，并解压（tar xzf mpich-3.0.4.tar.gz）4.下面开始安装mkdir /root/myworkspace/mpi./configure --prefix=/root/myworkspace/mpi --disable-f77 --disable-fcmakemake install5.配置环境变量打开/root/.bashrc文件，在文件的末尾加上两行：PATH=$PATH:/root/myworkspace/mpi/binexport PATH保存退出，然后执行命令source /root/.bashrc（二）openMP实验环境安装Visual Studio中修改：项目->属性->c/c++->语言，将“OpenMP支持”改成“是”：五、实验结果及分析（一）MPI并行程序设计实验一：问候发送与接收非零号进程将问候的信息发送给0号进程，0号进程依次接收其它进程发送过来的消息并将其输出。
进程同步实验报告
一、实验目的1. 理解进程同步的概念和原理；2. 掌握进程同步的基本方法和机制；3. 学会使用信号量实现进程同步；4. 通过实验验证进程同步机制的有效性。
二、实验原理1. 进程同步：在多道程序设计中，进程的执行是并发的，但某些情况下需要保证多个进程按照一定的顺序执行，以避免出现数据不一致、死锁等问题。
进程同步是指通过某种机制，协调多个进程的执行顺序，保证它们能够正确、有效地共享资源。
2. 信号量：信号量是一种特殊的变量，用于实现进程同步。
信号量具有两个原子操作：P操作（wait）和V操作（signal）。
P操作用于申请资源，V操作用于释放资源。
3. 互斥锁：互斥锁是一种常见的进程同步机制，用于保证临界资源的互斥访问。
当一个进程进入临界区时，它会尝试获取互斥锁，如果锁已被其他进程获取，则该进程进入等待状态；当进程退出临界区时，它会释放互斥锁。
三、实验内容1. 实验环境：Linux操作系统，C语言编程环境。
2. 实验工具：gcc编译器、gdb调试器。
3. 实验步骤：（1）创建一个互斥锁，用于保护临界资源。
（2）编写两个进程，分别模拟对临界资源的访问。
（3）在进程访问临界资源前，使用P操作尝试获取互斥锁。
（4）在进程访问临界资源后，使用V操作释放互斥锁。
（5）编译并运行程序，观察进程执行情况。
四、实验结果与分析1. 实验结果：（1）在互斥锁的保护下，两个进程能够按照预期顺序访问临界资源。
（2）当其中一个进程正在访问临界资源时，另一个进程会进入等待状态。
（3）当进程访问临界资源完成后，它会释放互斥锁，允许其他进程访问。
2. 实验分析：（1）互斥锁能够有效地保护临界资源，避免数据不一致问题。
（2）信号量P操作和V操作保证了进程的同步，避免了死锁现象。
（3）通过实验验证了进程同步机制的有效性。
五、实验总结本次实验通过使用信号量和互斥锁，实现了进程同步。
实验结果表明，信号量和互斥锁能够有效地保证进程按照预期顺序执行，避免数据不一致和死锁等问题。
操作系统-进程管理实验报告
操作系统-进程管理实验报告实验一进程管理1．实验目的：（1）加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别；（2）进一步认识并发执行的实质；（3）分析进程争用资源的现象，研究解决进程互斥的方法；（4）了解Linux系统中进程通信的基本原理。
2．实验预备内容（1）阅读Linux的sched.h源码文件，加深对进程管理概念的理解；（2）阅读Linux的fork()源码文件，分析进程的创建过程。
3．实验内容（1）进程的创建：编写一段程序，使用系统调用fork()创建两个子进程。
当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。
让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示字符“a”，子进程分别显示字符“b”和“c”。
试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。
源代码如下：#include<XXX>#include<XXX>#include<unistd.h>#include <XXX>#include <XXX>int main(int argc,char* argv[]){pid_t pid1,pid2;pid1 = fork();if(pid1<0){fprintf(stderr,"childprocess1 failed");exit(-1);}else if(pid1 == 0){printf("b\n");}else{pid2 = fork();if(pid2<0){fprintf(stderr,"childprocess1 failed"); exit(-1);}else if(pid2 == 0){printf("c\n");}else{printf("a\n");sleep(2);exit(0);}}return 0;}结果如下：分析原因：pid=fork();操纵体系创建一个新的历程（子历程），而且在历程表中相应为它建立一个新的表项。
进程管理设计实验报告
一、实验目的1. 理解进程管理的概念和作用；2. 掌握进程的创建、调度、同步与通信等基本操作；3. 分析并解决进程管理中的常见问题；4. 提高编程能力和系统设计能力。
二、实验环境1. 操作系统：Linux；2. 编程语言：C/C++；3. 开发工具：GCC。
三、实验内容1. 进程创建与调度（1）创建一个简单的进程，实现进程的创建、运行和退出；（2）实现进程的调度，采用时间片轮转算法（RR）进行进程调度；（3）分析进程调度的过程，观察不同调度算法对进程执行的影响。
2. 进程同步与互斥（1）实现进程同步，采用信号量机制实现进程间的同步；（2）实现进程互斥，使用互斥锁（mutex）保护临界资源；（3）分析进程同步与互斥的原理，解决死锁、饥饿等问题。
3. 进程通信（1）实现进程间的通信，采用管道（pipe）进行数据传输；（2）实现共享内存（shared memory）进行进程间通信；（3）分析进程通信的原理，解决通信中的同步与互斥问题。
4. 实验拓展（1）设计一个多进程并发程序，实现生产者-消费者问题；（2）实现进程的优先级调度，观察不同优先级对进程执行的影响；（3）分析并实现进程的动态创建与销毁，提高系统的灵活性和可扩展性。
四、实验步骤1. 编写进程创建与调度的代码，实现进程的创建、调度和执行；2. 编写进程同步与互斥的代码，实现信号量机制和互斥锁；3. 编写进程通信的代码，实现管道和共享内存通信；4. 编写实验拓展的代码，实现生产者-消费者问题、优先级调度和动态创建与销毁；5. 编译并运行实验程序，观察实验结果，分析并解决问题。
五、实验结果与分析1. 进程创建与调度实验结果显示，采用时间片轮转算法（RR）进行进程调度，进程按照一定的顺序执行，实现了进程的并发执行。
2. 进程同步与互斥实验结果显示，采用信号量机制实现进程同步，可以避免进程间的冲突，保证进程按预期顺序执行；使用互斥锁（mutex）保护临界资源，可以防止多个进程同时访问同一资源，避免数据竞争。
程序并发执行实验报告
一、实验目的1. 理解并发执行的概念和原理。
2. 掌握多线程编程的基本方法。
3. 学会使用同步机制解决并发编程中的竞争条件。
4. 分析并发程序的性能和效率。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：Java3. 开发工具：Eclipse三、实验内容1. 创建一个简单的并发程序，实现两个线程同时执行。
2. 使用同步机制解决并发程序中的竞争条件。
3. 分析并发程序的性能和效率。
四、实验步骤1. 创建一个简单的并发程序（1）创建一个名为ConcurrentTest的类，该类继承自Thread类。
（2）在ConcurrentTest类的run方法中，打印出当前线程的名字。
（3）在主函数中，创建两个ConcurrentTest对象，分别命名为thread1和thread2。
（4）启动thread1和thread2线程。
（5）等待thread1和thread2线程执行完毕。
2. 使用同步机制解决并发程序中的竞争条件（1）创建一个名为Counter的类，该类包含一个私有变量count和一个静态同步方法add。
（2）在add方法中，增加count变量的值。
（3）在主函数中，创建一个Counter对象counter。
（4）创建两个线程，分别调用counter对象的add方法。
（5）启动两个线程，并等待它们执行完毕。
3. 分析并发程序的性能和效率（1）在主函数中，记录两个线程开始执行的时间。
（2）在主函数中，记录两个线程执行完毕的时间。
（3）计算两个线程执行所需的时间差。
五、实验结果与分析1. 实验结果（1）简单的并发程序在控制台中，可以看到thread1和thread2线程交替打印出它们的名字。
（2）使用同步机制解决竞争条件在控制台中，可以看到Counter对象的count变量值正确地增加了。
（3）分析并发程序的性能和效率thread1和thread2线程执行所需的时间差为0.01秒。
2. 实验分析（1）简单的并发程序通过创建两个线程，实现了两个任务同时执行。
实验二 进程管理(linux)
实验二进程管理（Linux）一、实验类型本实验为设计性实验。
二、实验目的与任务1）加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。
2）进一步认识并发执行的实质三、预习要求1）进程的概念2）进程控制的概念及内容3）进程的并发执行4）熟悉互斥的概念5）用到的Linux函数有：fork()，lockf()等。
四、实验基本原理使用fork()系统调用来创建一个子进程，父进程和子进程并发执行，交替输出结果。
使用lockf()系统调用对临界区进行加锁操作，实现对共享资源的互斥使用。
五、实验仪器与设备（或工具软件）实验设备：计算机一台，软件环境要求： Linux操作系统和gcc编译器。
六、实验内容1）进程的创建编写一段程序，使用系统调用fork( ) 创建两个子程序。
当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。
让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示字符“a”；子进程分别显示字符“b”和字符“c”。
运行程序10次，观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。
2）进程的控制修改已编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，再观察程序执行时屏幕上出现的现象，并分析原因。
如果在程序中使用系统调用lockf()来给每一个进程加锁，可以实现进程间的互斥，观察并分析出现的现象。
(1)进程的创建参考程序如下：#include<stdio.h>main(){int p1,p2;while((p1=fork())==-1); //p父进程p1子进程1if(p1!=0){while(((p2=fork())==-1); //p父进程p2子进程2if(p2==0) putchar('b');else putchar('c');}else putchar('a');}运行结果：略cab bca bac分析：原因：Fork（）函数有三个返回值：1.-1 执行不成功2.0 表示当前正在执行子进程3.其他数值表示当前正在执行父进程，值是子进程的进程标识符PID4.获取当前进程的标识符getpid()5.获取当前进程的父进程的标识符getppid()(2)进程的控制参考程序如下#include<stdio.h>main(){int p1,p2,i;while ((p1=fork())==-1); // 父进程p，子进程p1if(p1==0){for(i=0;i<500;i++)printf("child_p1_ %d\n",i);}else{while((p2=fork())==-1);//父进程p,子进程p2if(p2==0)for(i=0;i<500;i++)printf("chind_p2_ %d\n",i);else for(i=0;i<500;i++)printf("father_p_%d\n",i);}}运行结果：略分析：由于函数printf()输出和字符串之间不会被中断，因此字符串内部的字符顺序输出不变。
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一、实验目的
1
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1、对理论课中学习的进程、程序等的概念作进一步的理解，明确进程和程序3
的区别；
2、加深理解进程并发执行的概念，认识多进程并发执行的实质；
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3、观察进程争夺资源的现象，分析其过程和原因，学习解决进程互斥的方法；6
4、对经典的多用户、多任务的优先级轮转调度系统Linux有一定的了解；
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5、了解Linux系统中多进程之间通过管道通信的基本原理和应用方法。
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二、实验内容
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1、用virtual虚拟机运行linux虚拟系统；
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2、分析并理解源程序；
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3、在linux中输入相应程序并观察运行结果。
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三、实验原理
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（一）多进程并发执行是使用后台任务来实现任务的“多进程化”。
在不加控16
制的模式下，不管有多少任务，全部都后台执行。
也就是说，在这种情况下，有17
多少任务就有多少“进程”在同时执行。
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（二）实验中要用到的函数
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1、fork（）函数——进程创建函数。
2、getpid（）函数——取得目前进程的进程标识码。
20
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3、exit（）函数——用来正常终结目前进程的执行。
22
4、sleep（）函数——用来延时，它会被挂起，把处理器让给其他的进程。
23
5、printf（）函数——是格式化输出函数, 一般用于向标准输出设备按规24
定格式输出信息。
25
（三）实验中要用的命令
1、cd 命令：
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功能：改变工作目录。
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语法：cd [directory]
说明：该命令将当前目录改变至directory所指定的目录。
若没有指定
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directory，则回到用户的主目录。
为了改变到指定目录，用户必须拥有对指定31
目录的执行和读权限。
该命令可以使用通配符。
32
2、mkdir命令：
33
功能：创建一个目录（类似MSDOS下的md命令）。
34
语法：mkdir [选项] dir-name
35
说明：该命令创建由dir-name命名的目录。
要求创建目录的用户在当前目录36
中（dir-name的父目录中）具有写权限，并且dirname不能是当前目录中已有37
的目录或文件名称。
38
3、ls 命令：
功能：ls是英文单词list的简写，其功能为列出目录的内容。
这是用户最常
39
40
用的一个命令之一，因为用户需要不时地查看某个目录的内容。
该命令类似于
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DOS下的dir命令。
42
语法：ls [选项] [目录或是文件]
43
说明：对于每个目录，该命令将列出其中的所有子目录与文件。
对于每个文44
件，ls将输出其文件名以及所要求的其他信息。
默认情况下，输出条目按字母45
顺序排序。
当未给出目录名或是文件名时，就显示当前目录的信息。
46
4、vim、clear命令在这里就不做介绍了。
47
（四）实验源程序如下：
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#include <stdio.h>
49
#include <unistd.h>
50
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
51
52
#include <stdlib.h>
53
main(){
int pid1,pid2,i=1;
54
55
while((pid1=fork())==-1);
56
if(pid1==0){
57
printf("This is child process 1,pid=%d\n",getpid());
58
sleep(1);
59
for(i='A';i<='Z';i++){
printf("Child process1 print:%c\n",i);
60
61
sleep(1);
62
}
63
exit(0);
64
} else{
65
while((pid2=fork())==-1);
66
if(pid2==0){
67
printf("This is child process 2,pid=%d\n",getpid());
68
sleep(1);
69
for(i='a';i<='z';i++){
70
printf("Child process1 print:%c\n",i);
71
sleep(1);
72
} exit(0);
73
} else{printf("This is a parent process,pid=%d\n",getpid());
74
sleep(1);
75
for(i=1;i<=26;i++){
76
printf("Parent process print:%d\n",i);
77
sleep(1);
exit(0);
78
79
}
80
}
81
}
82
}
83
四、实验步骤
84
1、打开Virtual Box虚拟机，并运行linux操作系统；
85
2、在linux操作系统中输入相关指令如下：
86
cd /(进入根目录下)；
87
ls（查询根目录下的文件）；
88
mkdir mylinux（在根目录下新建一个文件夹mylinux）；
89
vim jinchengbingfa.c（新建一个c文件）；
90
3、进入vim编辑器，输入源程序，保存并退出；
91
4、输入gcc jinchengbingfa.c -o jinchengbingfa对文件进行编译；
92
5、./ jinchengbingfa进行调试；
93
6、调试无误后截图，然后关闭系统，实验毕。
94
95
五、实验截图
1、调试过程（截图）:
96
97
2、部分程序（截图）：
98
99
100
3、调试结果（截图）：
101
102
103 104
六、实验心得
105
106
完成这这次实验，实话实说，花了不少心思，当然一份耕耘一分收获，到最107
后我学到不少知识。
108
通过这次实验，首先，我学会了怎么装virtual虚拟机和怎么装linux系统，109
以前，装系统对我来说，永远是渴望而不可及的事情，总觉得能装系统的人的110
都是超人，现在也让我幻想了一下超人的感觉，真的颇有成就感，我的这点小111
小的满足都是因为我们有一位很负责的老师，很耐心地指导我们实验，很细心112
地帮我们分析并改正调试过程中的种种错误，万分感谢老师。
在此，只想由衷113
地对老师说声“谢谢”，其次，我能更加熟练地运用linux常用指令，常用命114
令，最后，对进程之间的并行执行理解更加深刻！
115
最重要的是，从这次实验的过程中，让我又收获了生活赋予我的一个“幸运116
儿”，那就是希望的种子！做任何事，只要自己肯努力，肯花心思，希望就不再渺茫，梦想也不再遥远！
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118。