一：Linux基本环境： ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1690130-20210614-1623664681844) ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1690130-20210614-1623664689365)........ 知识点总结：使用pwd命令查看当前目录,cd 命令，ls命令， cat、more、head、tail等命令，grep命令，find命令，cp命令，sort命令，字节数的统计，mkdir命令等。二：进程管理 1.进程的创建 #include #include int main() { int p1,p2; if(p1=fork()) /*子进程创建成功*/ putchar('b'); else { if(p2=fork()) /*子进程创建成功*/ putchar('c'); else putchar('a'); /*父进程执行*/ } } 实验结果： ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1690130-20210614-1623664874770) 使系统调用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。进程2和主程序的输出次序有随机性 2.进程的控制 #include #include int main() { int p1,p2,i; if(p1=fork()) for(i=0;i<500;i++) printf("child %d\n",i); else { if(p2=fork()) for(i=0;i<500;i++) printf("son %d\n",i); else for(i=0;i<500;i++) printf("daughter %d\n",i); } } 实验结果： ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1690130-20210614-1623664919748) #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(1,0,0); } else { if(p2=fork()) { lockf(1,1,0); for(i=0;i<500;i++) printf("son %d\n",i); lockf(1,0,0); } else { lockf(1,1,0); for(i=0;i<500;i++) printf("daughter %d\n",i); lockf(1,0,0); } } } 实验结果： ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1690130-20210614-1623664943227) 不同进程之间不存在共享临界资源问题，所以加锁与不加锁效果相同。 3.软中断通信 #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，当前运行的是子进程2的父进程 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 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 wait(0); //阻塞父进程等待中断17发生后终止子进程2 printf("parent process is killed!\n"); 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("child process2 is killed by parent!\n"); 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("child process1 is killed by parent!\n"); 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; } 实验结果： ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1690130-20210614-1623665031894) 使用系统调用fork()创建两个子进程，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! #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); } int 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); } } } 实验结果： ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1690130-20210614-1623665063273) 由于忽略了中断与退出号，程序会一直保持阻塞状态而无法退出。总结：可执行文件加载时进行的处理：C源程序一>编译预处理一>编译一>优化程序一>汇编程序一>链接程序一>可执行文件当首次调用新创建进程时，其入口在最近的父进程处。系统调用fork()创建子进程。三：进程间通信 #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*/ } 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); } 实验结果： ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1690130-20210614-1623665143210) 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,造成上面现象,在多次send message 后才 receive message. #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*/ } 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*/ } while(*addr); shmctl(shmid,IPC_RMID,0); exit(0); } int main() { if(fork())SERVER(); if(fork())CLIENT(); wait(0); wait(0); } 实验结果： ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1690130-20210614-1623665172033) 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。 #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); } else { 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); } } } 实验结果： ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1690130-20210614-1623665257000) Sleep（5）作用：让CPU执行时睡眠5ms。利用pipe( )建立起来的无名文件（无路径名）。只用该系统调用所返回的文件描述符来标识该文件，故只有调用pipe()的进程及其子孙进程才能识别此文件描述符，才能利用该文件（管道）进行通信。当这些进程不再使用此管道时，核心收回其索引结点。因为父进程用pipe()创建了一个无名管道，子进程1和2都知道该管道文件描述符，所以进程1和2都能对管道进行操作。四：存储管理 #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