实验一 ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1689053-20210614-1623653237403) ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1689053-20210614-1623653252341) ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1689053-20210614-1623653262425) 思考问题：（1）Linux系统在用户登陆和操作界面以及文件系统上有哪些特点? Linux的图形界面和系统关系不大，只是一个应用程序，图形界面有很多种，每个人都可以定制自己的Linux文件系统，和图形界面一样，跟系统本身没有什么关系，只不过Linux可以使用很多种的文件系统。 Linux继承了已Unix以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的用户网络操作系统。实验二（1） include include int main() { int p1,p2; if(p1=fork()) /*子进程创建成功*/ { printf("%c\n",'b'); } else { if(p2=fork()) /*子进程创建成功*/ { printf("%c\n",'c'); } else { printf("%c\n",'a'); } /父进程执行/ } return 0; } 测试程序：分析：主进程运行至if(p1=fork()) ，创建进程p1，由于fork函数返回值为p1的pid，所以主程序将执行if语句块，由于创建进程p1的时间要大于输出字符的时间，所以主进程输出b。进程p1执行到if(p2=fork()),进程p1创建进程p2，由于fork函数返回值为p1的pid，所以p1将执行if语句块，输出c，p2则输出a。 (2)程序1 include include int main() { int p1,p2,i; if(p1=fork()) for(i=0;i<500;i++) printf("child %d\n",i); copy else { if(p2=fork()) for(i=0;i<500;i++) printf("son %d\n",i); copy else for(i=0;i<500;i++) printf("daughter %d\n",i); }} 程序2 include include int main() { int p1,p2,i; if(p1=fork()) { lockf(1,1,0); for(i=0;i<500;i++) printf("child %d\n",i); lockf(1,1,0); copy } else { if(p2=fork()) { lockf(1,1,0); for(i=0;i<500;i++) printf("son%d \n",i,); lockf(1,1,0); } else { lockf(1,1,0); for(i=0;i<500;i++) printf("daughter%d \n",i); lockf(1,0,0); } copy } } 程序1：由于printf函数输出的字符串之间不会被中断，因此字符串内部的字符顺序输出时不变。开始时只有一个进程，所以该进程顺序输出了child，在创建多个进程之后，由于并发执行时多个进程会抢占处理机，所以会出现三种输出交替出现的情况。程序2：由于该程序的三个进程没有共享的临界资源，所以加锁与不加锁效果相同。（3）程序1 include include include include include void waiting(), stop(),alarming(); int wait_mark; int main() { int p1, p2; if (p1 = fork()) /创建子进程p1/ { //子进程1创建成功，当前运行的是子进程1的父进程 if (p2 = fork()) /创建子进程p2/ { //子进程2创建成功，当前运行的是主进程 wait_mark = 1; signal(SIGINT, stop); //不到5s就捕获CTRL+C信号，执行stop操作 signal(SIGALRM,alarming); //接收到SIGALRM信号，执行alarming操作 waiting(); //如果捕捉到此时wait_mark=0不等待 kill(p1, 16); //向p1进程发16中断发生的信号,p1如果用signal函数接到16，就会做操作 wait(0); //阻塞父进程等待中断16发生后终止子进程1 kill(p2, 17); //向p1进程发17中断发生的信号，p2如果用signal函数接到17就会做操作 wait(0); //阻塞父进程等待中断17发生后终止子进程2 printf("%d %d parent process is killed!\n",getpid(),getppid()); exit(0); //终止父进程 } else {//当前是在子进程2创建成功的条件下运行的是子进程的2的子进程 wait_mark = 1; signal(17,stop); signal(SIGINT,SIG_IGN); while(wait_mark!=0); lockf(1, 1, 0); printf("%d %d child process2 is killed by parent!\n",getpid(),getppid()); lockf(1, 0, 0); exit(0); } } else {//当前是在子进程1创建成功的条件下运行的是子进程1的子进程 wait_mark = 1; signal(16,stop); //接收到中断16发生的信号，置wait_mark为0 signal(SIGINT,SIG_IGN); //CTRL+C信号发生时，都会接收到信号，会把子进程给结束，所以要屏蔽掉。 while(wait_mark!=0); //wait_mark不为0会锁死在这，这就是5s内都不干程序也什么都不干的原因 lockf(1, 1, 0); printf(" %d %d child process1 is killed by parent!\n", getpid(),getppid()); lockf(1, 0, 0); exit(0); } } void waiting() { sleep(5); //5s后唤醒 if(wait_mark!=0) kill(getpid(),SIGALRM); //如果5s之后检测wait_mark不是0，发出SIGALRM信号 } void alarming() { wait_mark=0; } void stop() { wait_mark = 0; } 程序2 #include #include #include int pid1,pid2; int EndFlag=0; int pf1=0; int pf2=0; void IntDelete() { kill(pid1,16); kill(pid2,17); EndFlag=1; } void Int1() { printf("child process 1 is killed !by parent\n"); exit(0); } void Int2() { printf("child process 2 is killed !by parent\n"); exit(0); } main() { int exitpid; signal(SIGINT,SIG_IGN); signal(SIGQUIT,SIG_IGN); if(pid1=fork()) { signal(SIGUSR1,Int1); signal(SIGINT,SIG_IGN); pause(); exit(0); } else { if(pid2=fork()) { signal(SIGUSR1,Int1); signal(SIGINT,SIG_IGN); pause(); exit(0); } else { signal(SIGINT,IntDelete); waitpid(-1,&exitpid,0); printf("parent process is killed\n"); exit(0); } } } 程序1：再用系统调用signal()让父进程捕捉键盘上来的中断信号（即按ctrl+c键），当捕捉到中断信号后，父进程用系统调用kill()向两个子进程发出信号，子进程捕捉到信号后，分别输出下列信息后终止： child process1 is killed by parent! child process2 is killed by parent! 父进程等待两个子进程终止后，输出以下信息后终止： parent process is killed! 程序2：由于增加了语句signal(SIGINT,SIG_IGN)和语句signal(SIGQUIT,SIG_IGN)，所以子进程会忽略中断和退出信号，一直在wile循环中无法退出。实验二的总结：通过这次实验，我加深了对进程管理的理解。进程并发执行时，多个进程会抢占处理机，会造成与原来程序运行结果不一致的情况。实验三 include include include include include include define MSGKEY 75 /定义关键词MEGKEY/ struct msgform /消息结构/ { long mtype; char mtexe[1030]; /文本长度/ } msg; int msgqid,i; void CLIENT( ) { int i; msgqid=msgget(MSGKEY,0777); for(i=10;i>=1;i--) { msg.mtype=i; printf("(client)sent\n"); msgsnd(msgqid,&msg,1024,0); /*发送消息msg入msgid消息队列*/ copy } exit(0); } void SERVER( ) { msgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT); /由关键字获得消息队列/ do { msgrcv(msgqid,&msg,1030,0,0); /从队列msgid接受消息msg printf("(server)receive\n"); } while(msg.mtype!=1); /消息类型为1时，释放队列/ msgctl(msgqid, IPC_RMID,0); exit(0); } int main() { if(fork()) SERVER(); else CLIENT( ); wait(0); wait(0); } 分析：msgctl函数根据参数IPC_RMID 释放队列号为msgqid的消息队列， CILENT函数调用msgsed函数发送消息，而SERVER函数使用msgrcv接收消息，从理想的结果来说，应当是每当Client发送一个消息后，server接收该消息，Client再发送下一条，也就是说“(Client)sent”和“(server)received”的字样应该在屏幕上交替出现。而实际结果却是CILENT发送的消息后SERVICE并不能及时收到，这是因为message的传送和控制并不保证完全同步,当一个程序不再激活状态的时候,它完全可能继续睡眠。 include include include include include include include define SHMKEY 75 /定义共享区关键词/ int shmid,i; int *addr; int CLIENT() { int i; shmid=shmget(SHMKEY,1024,0777); /获取共享区，长度1024，关键词SHMKEY/ addr=shmat(shmid,0,0); /共享区起始地址为addr/ for(i=9;i>=0;i--) { while(*addr!= -1); printf("(client)sent\n"); /*打印（client）sent*/ *addr=i; /*把i赋给addr*/ copy } exit(0); } int SERVER() { shmid=shmget(SHMKEY,1024,0777|IPC_CREAT); /创建共享区/ addr=shmat(shmid,0,0); /共享区起始地址为addr/ do { *addr=-1; while(*addr==-1); printf("(server)received\n"); /*服务进程使用共享区*/ copy } while(*addr); shmctl(shmid,IPC_RMID,0); exit(0); } int main() { if(fork())SERVER(); if(fork())CLIENT(); wait(0); wait(0); } 运行程序时，每当client发送一次数据后，server要等大约0.1秒才有响应。同样，之后client又需要等待大约0.1秒才发送下一个数据。造成问题的原因是，当client端发送了数据后，并没有任何措施通知server端数据已经发出，需要由client的查询才能感知。此时，client端并没有放弃系统的控制权，仍然占用CPU的时间片。只有当系统进行调度时，切换到了server进程，再进行应答。四、实验内容3 include include include include include include include int pid1,pid2; main( ) { int fd[2]; char outpipe[100],inpipe[100]; pipe(fd); /创建一个管道/ while ((pid1=fork( ))==-1); if(pid1==0) { lockf(fd[1],1,0); sprintf(outpipe,"child 1 process is sending message!"); /把串放入数组outpipe中/ write(fd[1],outpipe,50); /向管道写长为50字节的串/ sleep(5); /自我阻塞5秒/ lockf(fd[1],0,0); exit(0); } copy else { copy while((pid2=fork( ))==-1); if(pid2==0) { lockf(fd[1],1,0); /互斥/ sprintf(outpipe,"child 2 process is sending message!"); write(fd[1],outpipe,50); sleep(5); lockf(fd[1],0,0); exit(0); } else { wait(0); /*同步*/ read(fd[0],inpipe,50); /*从管道中读长为50字节的串*/ printf("%s\n",inpipe); wait(0); read(fd[0],inpipe,50); printf("%s\n",inpipe); exit(0); } } copy } 程序首先调用pipe函数创建了一个管道。之后让进程p1和p2向管道写入数据后并自我阻塞5s。之后主进程将读出数据并输出。实验三的总结：通过这次实验，我了解到了进程通信的几种方式。并对知识加以实践。实验四 #include #include #include #define TRUE 1 #define FALSE 0 #define INVALID -1 #define NUL 0 #define total_instruction 320 /*指令流长*/ #define total_vp 32 /*虚页长*/ #define clear_period 50 /*清零周期*/ typedef struct{ /*页面结构*/ int pn,pfn,counter,time; }pl_type; pl_type pl[total_vp]; /*页面结构数组*/ struct pfc_struct{ /*页面控制结构*/ int pn,pfn; struct pfc_struct *next; }; typedef struct pfc_struct pfc_type; pfc_type pfc[total_vp],*freepf_head,*busypf_head,*busypf_tail; int diseffect,a[total_instruction]; int page[total_instruction], offset[total_instruction]; void initialize(); void FIFO(); void LRU(); void OPT(); void LFU(); void NUR(); int main() { int S,i; srand((int)getpid()); S=(int)rand()%390; for(i=0;inext; pl[busypf_head->pn].pfn=INVALID; /*释放忙页面队列中的第一个页面*/ freepf_head=busypf_head; freepf_head->next=NUL; busypf_head=p; } p=freepf_head->next; /*按方式调新页面入内存页面*/ freepf_head->next=NUL; freepf_head->pn=page[i]; pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn; if(busypf_tail==NUL) busypf_head=busypf_tail=freepf_head; else { busypf_tail->next=freepf_head; busypf_tail=freepf_head; } freepf_head=p; } } printf("FIFO:%6.4F",1-(float)diseffect/320); } void LRU(total_pf) int total_pf; { int min,minj,i,j,present_time; initialize(total_pf);present_time=0; for(i=0;ipl[j].time&&pl[j].pfn!=INVALID) { min=pl[j].time; minj=j; } freepf_head=&pfc[pl[minj].pfn]; pl[minj].pfn=INVALID; pl[minj].time=-1; freepf_head->next=NUL; } pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn; pl[page[i]].time=present_time; freepf_head=freepf_head->next; } else pl[page[i]].time=present_time; present_time++; } printf("LRU:%6.4f",1-(float)diseffect/320); } void NUR(total_pf) int total_pf; { int i,j,dp,cont_flag,old_dp; pfc_type *t; initialize(total_pf); dp=0; for(i=0;inext=NUL; } pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn; freepf_head=freepf_head->next; } else pl[page[i]].counter=1; if(i%clear_period==0) for(j=0;jnext=NUL; pl[maxpage].pfn=INVALID; } pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn; freepf_head=freepf_head->next; } } printf("OPT:%6.4f",1-(float)diseffect/320); } void LFU(total_pf) /*LFU(leat Frequently Used) ALGORITHM*/ int total_pf; { int i,j,min,minpage; pfc_type *t; initialize(total_pf); for(i=0;ipl[j].counter&&pl[j].pfn!=INVALID) { min=pl[j].counter; minpage=j; } pl[j].counter=0; } freepf_head=&pfc[pl[minpage].pfn]; pl[minpage].pfn=INVALID; freepf_head->next=NUL; } pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn; freepf_head=freepf_head->next; } else pl[page[i]].counter++; } printf("LFU:%6.4f",1-(float)diseffect/320); } void initialize(total_pf) /*初始化相关数据结构*/ int total_pf; /*用户进程的内存页面数*/ { int i; diseffect=0; for(i=0;i

“操作系统实验”实验报告