二．进程管理 1.进程的创建 #include #include main() {int p1,p2; if(p1=fork()) putchar('b'); else { if(p2=fork()) putchar('c'); else putchar('a'); } } <运行结果> bca(有时会出现bac) 分析：从进程执行并发来看，输出bac,acb等情况都有可能。原因：fork()创建进程所需的时间多于输出一个字符的时间，因此在主进程创建进程2的同时，进程1就输出了“b”，而进程2和主程序的输出次序是有随机性的，所以会出现上述结果。 1．进程的控制 #include #include 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); } 〈程序2〉 #include #include 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); } } } <运行结果〉大致与未上锁的输出结果相同，也是随着执行时间不同，输出结果的顺序有所不同。分析：因为上述程序执行时，不同进程之间不存在共享临界资源（其中打印机的互斥性已有由操作系统保证）问题，所以，加锁与不加锁效果相同。 #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); } } } 〈运行结果〉请读者将上述程序输入计算机后，执行并观察。〈分析〉由于忽略了中断与退出信号，程序会一直保持阻塞状态而无法退出。实验3 进程间通信 1 消息的创建，发送和接收 #include #include #include #include #include #include #define MSGKEY 75 struct msgform long mtype; char mtexe[1030]; }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); } exit(0); } void SERVER( ) { msgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT); do { msgrcv(msgqid,&msg,1030,0,0); printf("(server)receive\n"); }while(msg.mtype!=1); msgctl(msgqid, IPC_RMID,0); exit(0); } int main() { if(fork()) SERVER(); else CLIENT( ); wait(0); wait(0); } <结果> 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。实际的结果大多是，先由 Client 发送两条消息，然后Server接收一条消息。此后Client Server交替发送和接收消息.最后一次接收两条消息. Client 和Server 分别发送和接收了10条消息,与预期设想一致 <分析> 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.这一点有助于理解消息转送的实现机理. 2.共享存储区的创建,附接和断接 #include #include #include #include #include #include #include #define SHMKEY 75 int shmid,i; int *addr; int CLIENT() { int i; shmid=shmget(SHMKEY,1024,0777); addr=shmat(shmid,0,0); for(i=9;i>=0;i--) { while(*addr!= -1); printf("(client)sent\n"); *addr=i; exit(0); } int SERVER() { shmid=shmget(SHMKEY,1024,0777|IPC_CREAT); /*创建共享区*/ addr=shmat(shmid,0,0); do { *addr=-1; while(*addr==-1); printf("(server)received\n"); } while(*addr); shmctl(shmid,IPC_RMID,0); exit(0); } int main() { if(fork())SERVER(); if(fork())CLIENT(); wait(0); wait(0); } <结果〉运行的结果和预想的完全一样。但在运行的过程中，发现每当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。 <分析〉出现上述的应答延迟的现象是程序设计的问题。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。这个问题，也同样存在于server端到client的应答过程之中。 3．进程的管道通信〈任务〉 #include #include #include #include #include #include #include int pid1,pid2; main( ) { int fd[2]; char outpipe[100],inpipe[100]; pipe(fd); 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); sleep(5); lockf(fd[1],0,0); exit(0); } else { while((pid2=fork( ))==-1); if(pid2==0) { lockf(fd[1],1,0); 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); read(fd[0],inpipe,50); printf("%s\n",inpipe); wait(0); read(fd[0],inpipe,50); printf("%s\n",inpipe); exit(0); } } } 〈运行结果〉延迟5秒后显示: child1 process is sending message! 再延迟5秒: child2 process is sending message! 实验4 存储管理程序 #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) int total_pf; { int i; diseffect=0; for(i=0;i

“操作系统实验”实验报告