实验三进程的创建和简单控制(学生教学提纲

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)linux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<stdio.h>main( ){int p1,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*/}else ①{ /*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$gcc -o XXX XXX.c 编译成功完成后，在当前路径下，生成一个名为XXX的文件然后执行$./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|grep f1什么含义？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grep f1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①bca②bac③abc10../f1|pstree|grep f1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 |grep f1命令之间有空格。

pstree 还可以加上参数，-up如：./f1 |pstree –up |grep f1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<stdio.h>int main( ){int p1,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*/elseprintf("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<stdio.h>main( ){int p1,p2;int i;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*/elsefor( 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 <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/wait.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#include <errno.h>int main(){char buf[100];pid_t cld_pid;int fd;if((fd=open("temp",O_CREAT|O_TRUNC|O_RDWR,S_IRWXU))==-1){printf("open error%d",errno);exit(1);}strcpy(buf,"This is parent process write\n");if((cld_pid=fork())==0){ /*这里是子进程执行的代码*/strcpy(buf,"This is child process write\n");printf("This is child process\n");sleep(1);printf("My PID (child) is%d\n",getpid()); /*打印出本进程的ID*/sleep(1);printf("My parent PID is %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("This is parent process\n");sleep(1);printf("My PID (parent) is %d\n",getpid()); /*打印出本进程的ID*/sleep(1);printf("My child PID is %d\n",cld_pid); /*打印出子进程的ID*/sleep(1);write(fd,buf,strlen(buf));close(fd);}return 0;}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。