内蒙古大学《计算机操作系统》上机实验指导04：Linux进程控制
计算机操作系统上机实验实验4-1 Linux进程控制背景知识：进程通信：进程间通信的目的数据传输：一个进程需要将它的数据发送给另一个进程，发送的数据量在一个字节到几兆字节之间。 共享数据：多个进程想要操作共享数据，一个进程对共享数据的修改，别的进程应该立刻看到。 通知事件：一个进程需要向另一个或一组进程发送消息，通知它（它们）发生了某种事件（如进程终止时要通知父进程）。 资源共享：多个进程之间共享同样的资源。为了作到这一点，需要内核提供锁和同步机制。 进程控制：有些进程希望完全控制另一个进程的执行（如Debug进程），此时控制进程希望能够拦截另一个进程的所有陷入和异常，并能够及时知道它的状态改变。 进程通过与内核及其它进程之间的互相通信来协调它们的行为。Linux支持多种进程间通信（IPC）机制，信号和管道是其中的两种。除此之外，Linux还支持System V 的IPC机制（用首次出现的Unix版本命名）。进程间通信有三种 1.发送信号,是同步的,可以带参数,也可以不带参数,如kill或者是sigqueue 2.管道,建立管道进行通讯 3.共享内存,开辟一块内存区域,多个应用程序都可以访问,达到通讯的目的,但是是异步的。进程间通信的部分函数列举其中部分相关于进程的函数：fork，getpid，getppid，system，exec.等 1. fork（）：可以建立子进程。函数原型：pid_t fork( void );注： pid_t 是一个宏定义，其实质是定义在#include<sys/types.h>中的int型，是用来保存进程ID的变量。fork函数会创建一个新的子进程。其子进程会会获得父进程的数据空间与堆栈能资源的副本。并对父进程的环境变量、组代码、用户代码、已打开的文件代码、工作目录和资源限制进行继承。同时需要注意的是，子进程复制父进程的地址空间的内容，因此，子进程有自己的地址空间，父子进程间对于这些存储空间不共享。其返回值将会在父子进程中各返回一次，如果fork失败则会返回-1，将其正确的返回值记录在实验报告中记录。2. getpid（）：取得进程识别码。函数原型为pid_t getpid(void)，由pid_t记录目前进程的进程识别码。示例：“pid_t p=getpid();”3. getppid（）：取得父进程识别码。其与getpid类似。区别在于其返回的是目前进程的父进程识别码。4. system（string）：system()会调用fork()产生子进程，由子进程来调用/bin/sh-c string来执行参数string字符串所代表的命令。5. exec.（）：装入并运行其它程序的函数。exec.是一个函数族，这里列出了他的六个函数。int execl(const char *path, const char *arg, .);int execlp(const char *file, const char *arg, .);int execle(const char *path, const char *arg, ., char *const envp);int execv(const char *path, char *const argv);int execvp(const char *file, char *const argv);int execve(const char *path, char *const argv, char *const envp);其中，*path说明由路径名指定执行程序，如：execl（“/bin/ls”,）*file说明由文件指定执行程序；其第二个参数以及用省略号表示的其他参数一起组成了该程序执行时的参数表，按照linux中的惯例，参数表的第一项是不带路径的程序文件名。被调用的程序可以访问这个参数表，它相当于shell下的命令行参数。实际上，shell本身对命令的调用也是用exec来实现的。由于参数的个数是任意的，所以需要用一个NULL指针来标记参数表的结尾。下面列举了一个简单的范例：int execl(const char* fullpath, const char* arg, .)execl（“/bin/ls”,“ls”，“-l”，NULL）;/如果execl返回，说明其调用失败Perror（“execl failed to run ls”）；以上几个函数都是包含在头文件unistd.h中。下面介绍一下wait（）函数。其表头文件为 #include<sys/types.h> #include<sys/wait.h>。6. wait（）：原型为pid_t wait (int * status);暂停目前进程的执行，直到有信号来临或者子进程结束。如果在调用wait（）时子进程已经结束，则wait（）会立即返回子进程结束状态值。子进程的结束状态值会由参数status 返回，而子进程的进程识别码也会一起返回。如果不在意结束状态值，则参数status 可以设成NULL。实验目的：理解进程的概念，并通过实验明确程序与进程的区别；通过对于操作系统的交互操作对于并发进程有一个直观的概念；培养在linux系统下关于进程编写程序的能力。实验要求：编写程序：1. 用fork函数由一个父进程生成两个子进程，并屏显三个进程的进程ID。2. 要求父进程创建子进程，在子进程中分别用exec函数与system函数执行“dir -a”。并分析其区别。3. 分析以下代码为什么不是只打出来一句话，而是两句话。 main () pid_t pid;pid=fork();if (pid<0)printf("error in fork!");else if (pid=0)printf("i am the child process, my process id is %dn",getpid();elseprintf("i am the parent process, my process id is %dn",getpid();结果是 rootlocalhost c# ./a.out i am the child process, my process id is 4286i am the parent process, my process id is 42854. 编写代码，父进程输出：“father：”后缀pid，子进程输出：“child”，后缀pid；多次运行，并以此解释程序并行原理。实验步骤：（1）进入linux。编写程序完成实验要求。（2）记录程序运行的结果。（3）提交实验报告。计算机操作系统实验报告姓名 学号 成绩 年 月 日一、 程序功能二、 程序框图或描述三、 程序代码第 5 页 共 5 页
