北京工业大学 操作系统 实验报告

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1、操作系统实验报告姓名： xxx学号： xx完成时间：2013年11月21日目录：实验一：UNIX/LINUIX 入门3实验二：进程管理5实验三：线程的管理11实验四：利用信号量实现进程间通信15实验五：基于消息队列和共享内存的进程间通信20实验六：一个进程启动另一个程序的执行25实验一 UNIX/LINUIX 入门一、实验目的了解UNIX/LINUX运行环境，熟悉UNIX/LINUX的常用基本命令，熟悉和掌握UNIX/LINUX 下 c 语言程序的编写、编译、调试和运行方法。二、实验内容1、熟悉UNIX/LINUX的常用基本命令如Is、who、pwd、ps等。2、练习UNIX/LINUX的文本

2、行编辑器vi的使用方法3、熟悉 UNIX/LINUX 下 c 语言编译器 cc/gcc 的使用方法。用 vi 编写一个简单的显示 “HeIIo,WorId” c语言程序，用gcc编译并观察编译后的结果，然后运行它。三、实验要求 按照要求编写程序，放在相应的目录中，编译成功后执行，并按照要求分析执行结果 并写出实验报告。四、实验设计代码如下：#incIudeint main() printf(HeIIo, worId);return 0;五、运行结果六、收获及机会此次实验让我熟悉了 c语言编译器cc/gcc的使用方法。七、参考资料实验指导书实验二 进程管理一、实验目的加深对进程概念的理解，明确进

3、程与程序的区别；进一步认识并发执行的实质二、实验内容(1) 进程创建编写一段程序，使用系统调用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。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示a“；子进 程分别显示字符”b“和字符“c”。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。(2) 进程控制修改已编写的程序，将每一个进程输出一个字符改为每一个进程输出一句话，再观察程 序执行时屏幕上出现的现象，并分析原因。(3) 进程的管道通信编写程序实现进程的管道通信。使用系统调用pipe()建立一个管道，二个子进程P1和P2 分别向管道各写一句话：Child 1 is sen

4、ding a message!Child 2 is sending a message!父进程从管道中读出二个来自子进程的信息并显示(要求先接收P1,再接收P2)。三、实验要求按照要求编写程序，放在相应的目录中，编译成功后执行，并按照要求分析执行结果 并写出实验报告。四、实验设计( 1)进程创建使用fork ()创建两个子进程，父进程等待两个子进程执行完在运行。( 2)进程控制使用fork ()创建两个子进程，父进程等待两个子进程分别输出一句话在运行。(3)进程的管道通信 建立一个管道。在程序中先建立一个子进程，然后向管道中输入数据，然后从子进程中 退出到父进程，读出管道数据，然后再建立一个子

5、进程，写入数据，再读出，即可。代码如下：( 1)进程创建：#include#includevoid main() int pid1, pid2;pid1 = fork();if (pid1 0) wait(NULL); pid2 = fork();if (pid2 0) wait(NULL); printf(a); exit(0);(2) 进程控制：#include #include void main() int pid1, pid2;pid1 = fork();if (pid1 0) wait(NULL); pid2 = fork();if (pid2 0) wait(NULL); pri

6、ntf(father an); exit(0);(3) 进程的管道通信#include#include#include#include void main() int pid1, pid2;int pfd2;char *msg1=Child 1 is sending a message!; char *msg2=Child 2 is sending a message!; char buf256;int r,w;if(pipe(pfd)0)printf(pipe create error!n); exit(1);pid1 = fork();if (pid1 0) printf(Fork 1 f

7、ailed!);if (0 = pid1) close(pfd0); /write sleep(3);if(w=write(pfd1,msg1,strlen(msg1)0) wait(NULL); pid2 = fork();if (pid2 0) close(pfd1); /read sleep(3);if(r=read(pfd0,buf,256)0) printf(read error!n); exit(1); else printf(parent read from pipe: %sn,buf); wait(NULL);close(pfd1); /read sleep(3);if(r=r

8、ead(pfd0,buf,256)0) printf(read error!n);exit(1); else printf(parent read from pipe: %sn,buf);if (0 = pid2) close(pfd0); /write sleep(6);if(w=write(pfd1,msg2,strlen(msg2)0) printf(write error!n);exit(1); else printf(child 2 send msg to pipe!n); exit(0);五、运行结果（1）进程创建2）进程控制3）进程的管道通信六、收获及机会 此次实验让我对进程和管

9、道有了进一步的理解，当需要创建两个子进程的时候，不能直 接在第一个子进程中直接fork（）,要保证在在父进程用fork（）再次创建子进程，否则创建的不 是两个子进程而会是3 个，关于父子进程的执行顺序，是无法预知的，如果想要先让子进程 运行，那么父进程一定要用wait（NULL）语句进行等待；关于管道，只用一个即可，但必 须在第一个fork（）之前创建，否则父子进程不会共享。在向管道中写入数据和从管道中读出 数据的时候，要控制好管道的读写控制，例如读的时候必先关写，但是又不能关闭读（写） 端过多，要确保读（写）的时候总是有端口可读（写），否则的话会造成读（写）失败。这 些是我此次实验最大的收获

10、，还需要在今后的时候发现更多的问题，有更深的理解。七、参考资料实验指导书实验三线程的管理一、实验目的编写 Linux 环境下的多线程程序，了解多线程的程序设计方法，掌握最常用的三个函 数 pthread_create，pthread_join 和 pthread_exit 的用法二、实验内容1、主程序 创建两 个线程myThreadl和myThread2 ,每个线程打印一句话。使 用 pthread_create (&id,NULL,(void *) thread,NULL)完成。提示：先定义每个线程的执行体，然后在 main 中()创建几个线程，最后主线程等待子线程结 束后再退出。2、创建两

11、个线程，分别向线程传递如下两种类型的参数口传递整型值口传递字符三、实验要求 按照要求编写程序，放在相应的目录中，编译成功后执行，并按照要求分析执行结果， 并写出实验报告。四、实验设计先定义2个线程的带有参数的函数，参数分别为整型(int)和字符型(char)，每个函 数中打印出相对应线程的话。在main函数中，利用pthread_create函数创建该两个线 程，在函数参数中的第四位，写入想要传进各进程的参数。然后利用pthread_join等待 第二个结束后退出。代码如下：1、主程序创建两个线程myThreadl和myThread2,每个线程打印一句话。#include#include #i

12、nclude void myThread1(void) printf(This is pthread 1.n);void myThread2(void) printf(This is pthread 2.n);int main(void) pthread_t id1, id2;int ret1, ret2;ret1 = pthread_create(&id1, NULL, (void*)myThread1, NULL);if (0 != ret1) printf(Create pthread 1 error!n);exit(1);ret2 = pthread_create(&id2, NULL

13、, (void*)myThread2, NULL); if (0 != ret2) printf(Create pthread 2 error!n); exit(2); pthread_join(id1, NULL); pthread_join(id2, NULL);return(0);2、创建两个线程，分别向线程传递如下两种类型的参数 #include#include #include void *myThread1(void* arg) int* num;num = (int*)arg;printf(create parameter is %d.n, *num); return (void

14、*)0;void *myThread2(void* arg) char* ch;ch = (char*)arg;printf(create parameter is %c.n, *ch); return (void*)0;int main(void) pthread_t id1, id2;int ret1, ret2;int num = 1;char ch = a;int* p_num = # char* p_ch = &ch;ret1 = pthread_create(&id1, NULL, myThread1, (void*)p_num); if (0 != ret1) print

15、f(Create pthread 1 error!n); exit(1);ret2 = pthread_create(&id2, NULL, myThread2, (void*)p_ch); if (0 != ret2) printf(Create pthread 2 error!n); exit(2); pthread_join(id1, NULL);pthread_join(id2, NULL);return(0);五、运行结果1、主程序创建两个线程 myThread1 和 myThread2， 每个线程打印一句话。2、创建两个线程，分别向线程传递如下两种类型的参数六、收获及体会此次实验让

16、我对线程的创建有了初步的理解，在熟练掌握pthread_create和pthread_join 两个函数的应用上，学会了如何向线程中传入参数。七、参考资料实验指导书实验四 利用信号实现进程间通信一、实验目的学习UNIX类(SystemV)操作系统信号机制，编写Linux环境下利用信号实现进程 间通信的方法，掌握相关系统调用的使用方法。二、实验内容 创建4个线程，其中两个线程负责从文件读取数据到公共的缓冲区，另两个线程从缓冲区读取数据作不同的处理(加和乘运算)。使用信号量控制这些线程的执行。三、实验要求 按照要求编写程序，放在相应的目录中，编译成功后执行，并按照要求分析执行结果 并写出实验报告。

17、四、实验设计4个线程，两个生产者两个消费者；3个信号量：信号量n确保消费者不会从空的缓冲 区取数；信号量 S 确保所有参与者之间互斥对缓冲区操作(防止出现两个生产者同时向一个 缓冲区部分写，或写的同时有消费者来读的情况)；信号量e确保缓冲区满后不会再向其中 写。两个生产者分别从两个文件中读取数据写到缓冲区，两个消费者分别做“+”和“*”操 作代码如下：#include#include#include #include#define DATA1 data1.txt#define DATA2 data2.txt#define MAX_BUFFER 5int in = 0;int out = 0;i

18、nt count1 = 0;int count2 = 0;int num_bufferMAX_BUFFER;sem_t n;sem_t s;sem_t e;void* produceThread1(FILE* fp1) int num;while (fscanf(fp1, %d, &num) != EOF) sem_wait(&e); sem_wait(&s);printf(produceThread 1 put %d in buffer%d.n, num, in); num_bufferin = num;in+;in = in % MAX_BUFFER;sem_post(&s); sem_p

19、ost(&n);void* produceThread2(FILE* fp2) int num;while (fscanf(fp2, %d, &num) != EOF) sem_wait(&e);sem_wait(&s); printf(produceThread 2 put %d in buffer%d.n, num, in); num_bufferin = num;in+;in = in % MAX_BUFFER; sem_post(&s);sem_post(&n);void* consumeThread3() int nums2;int result;while (1) sem_wait

20、(&n); sem_wait(&s);numscount1 = num_bufferout;printf(consumeThread3 Get %d from buffer%d.n, numscount1, out); out+;out = out % MAX_BUFFER;count1+;if (2 = count1) result = nums0 + nums1;printf(%d + %d = %d.n, nums0, nums1, result); count1 = 0;sem_post(&s); sem_post(&e);void* consumeThread4() int nums

21、2;int result;while (1) sem_wait(&n); sem_wait(&s);numscount2 = num_bufferout;printf(consumeThread4 Get %d from buffer%d.n, numscount2, out); out+;out = out % MAX_BUFFER;count2+;if (2 = count2) result = nums0 * nums1;printf(%d * %d = %d.n, nums0, nums1, result);count2 = 0;sem_post(&s); sem_post(&e);v

22、oid main() int ret1, ret2, ret3, ret4;pthread_t id1, id2, id3, id4;sem_init(&n, 0, 0);sem_init(&s, 0, 1);sem_init(&e, 0, MAX_BUFFER);FILE* fp1 = NULL;FILE* fp2 = NULL;fp1 = fopen(DATA1, r);fp2 = fopen(DATA2, r);if (NULL = fp1) exit(1);if (NULL = fp2) exit(2);ret1 = pthread_create(&id1, NULL, produce

23、Thread1, fp1);if (0 != ret1) printf(Create pthread 1 error!n);exit(1);ret2 = pthread_create(&id2, NULL, produceThread2, fp2);if (0 != ret2) printf(Create pthread 2 error!n);exit(2);ret3 = pthread_create(&id3, NULL, consumeThread3, NULL);if (0 != ret3) printf(Create pthread 3 error!n);exit(3);ret4 =

24、pthread_create(&id4, NULL, consumeThread4, NULL); if (0 != ret4) printf(Create pthread 4 error!n); exit(4);pthread_join(id1, NULL);pthread_join(id2, NULL);pthread_join(id3, NULL);pthread_join(id4, NULL);fclose(fp1);fclose(fp2);五、运行结果六、收获及体会 此次实验让我实践了在 Linux 环境下利用信号量实现生产者消费者问题的解决，掌握 了信号量相关函数的使用方法。七、参

25、考资料实验指导书实验五基于消息队列和共享内存的进程间通信一、实验目的Linux系统的进程通信机构(IPC)允许在任意进程间大批量地交换数据。本实验的目 的是了解和熟悉：1. Linux支持的消息通信机制及其使用方法2. Linux系统的共享存储区的原理及使用方法。二、实验内容1. 消息的创建、发送和接收使用消息调用msgget()、msgsnd()、msggrev()、msgctrl()编制长度为IK的消息 的发送和接收程序。2. 共享存储区的创建、附接和断接使用系统调用shmget()、shmat()、shmctl(),编制一个与上述功能相同的程序。三、实验要求 按照要求编写程序,放在相应的

26、目录中,编译成功后执行,并按照要求分析执行结果并写出实验报告。四、实验设计1.消息队列：先定义一个消息结构,包含消息类型和文本长度(1024)。在主函数中,首先 获得一个KEY为75的消息的描述符，然后在client子进程中连续发消息类型为101的 十条消息。然后在server子进数中，用while(i!=1)循环接受消息，以i=msg.mymsgtype=1 作为结束条件。接受完后撤销消息队列。#include #include #include #include #include #include #include #define MAX 1024struct mymsglong int

27、mymsgtype;char textMAX;msg;int msgid;int i=1;void main() pid_t pid_client;pid_t pid_server;msgid=msgget(75,0777|IPC_CREAT);/huode xiaoxi duilie miaoshufuif(pid_client=fork()=0) while(i11) msg.mymsgtype=11-i;printf(Client sent (No.%d)(type:%d)n,i,msg.mymsgtype);i+;msgsnd(msgid,&msg,MAX,0);exit(0); el

28、se /sleep(1);if(pid_server=fork()=0) i=10;while(i!=1) msgrcv(msgid,&msg,MAX,0,0);i=msg.mymsgtype;printf(Server received(No.%d)(type:%d)n,11-i,i);msgctl(msgid, IPC_RMID,0);exit(0); else wait(0);wait(0);exit(0);/return 0;2共享存储区：在主进程中先建立共享存储区，KEY为75,并获得描述符，然后将该共享 存储区附接到 virtual_address 这个虚拟地址上，在 client

29、 子进程中利用 while 循环从 10 到 1 打印输出，并将i值赋给virtual_addressi。在server子进程中，循环取出virtual_addressi 中的内容并打印输出。最后在主程序中断开附接，并撤销共享存储区。代码如下：#include #include #include #include #include #include #include #define MAX 1024#define KEY 75int main() int id,i,pid_server,pid_client;char *virtual_address;id=shmget(KEY,sizeof(

30、char)*MAX,IPC_CREAT|0777);/create a shm virtual_address=shmat(id,0,0);/return to address of the shm(fujie) if(pid_server=fork()=-1) printf(Fork server failed!n);exit(1);if(pid_server=0) sleep(1);for(i=0;i=10;i+)printf(Server received %dn,virtual_addressi);exit(0); else if(pid_client=fork()=-1) print

31、f(error in fork an);exit(1);if(pid_client=0) i=0;while(1) virtual_addressi=i;printf(Client sent %dn,virtual_addressi); if(virtual_addressi=10)break;i+;exit(0); else wait(0);wait(0);shmdt(virtual_address);/duankai lianjieshmctl(id, IPC_RMID, 0);exit(0);return 0;五、运行结果1 消息队列：L-fltorLgyihao(S)Jotalhot:

32、_ XFile Edit view searchIfenninal 旦已Ip*congyihaolocalhost $ ./54 Client sent (No.1)ttype：10)Server receivedNo.1type: IS) client sent (No.2)(type：9) server receivedCNo.2)(type：9) Client sent (No.3)(type；8) Server receivedtNo.3)(type:B) Client sent (No.4)(type；7) Server receivea(No.4)(type:71 Client s

33、ent (No.5)(type：6J Server receivedCNo.5)(type:6) Client sent (No.6)(type：5) Server receivedCNo.6)(type:5) Client sent (No.7)(type：4) Server receivedNo.7(type:4 Client sent fNo.8)ftype：3) Server receivedfNo.B(type:3) Client sent (No.9)(type：2) Server receivedNo.9(type:2 Client sent (No.10)(type：1) Se

34、rver receivedCNo.10)(type：l) Lcongyihaolocalhost -s 2、共享存储区：EcongyitiaoJocalhost:-_ XFile Edit Viewsearchwrmlnal Helpcorgyihaolocalhost -s 751Clientsent 0Clientsent 1clientsent 2clientsent 3ClientsenL 4ClientsenL 5Clientsent 6Clientsent 7Clientsent 8Clientsent 9Clientsent IQServerreceivedaServerrece

35、ivedIkServerreceived尹Severreceived3Serverreceived4Serverreceived5Severreceived6Serverreceived7ServerreceivedSSeverreceivedgServer已 ceived10(rgyihaolocairiost -5六、收获及体会此次实验让我对消息队列的获取、消息的传送和共享存储区有了初步的了解七、参考资料实验指导书实验六 一个进程启动另一个程序的执行一、实验目的编写Linux环境下,fork()与exec()的结合使用实现一个进程启动另一个程序的执行的基 本方法，掌握exec()的集中调用

36、方法。二、实验内容 父进程从终端读取要执行的命令,并交给子进程执行。父进程等待子进程结束,并打印子进程的返回值。提示：从终端读取要执行的命令可用fge ts()实现。三、实验要求 按照要求编写程序,放在相应的目录中,编译成功后执行,并按照要求分析执行结果,并写出实验报告。四、实验设计在主进程中定义一个字符数组来放置命令字符，并用馆ets()来实现从键盘终端读取用户 输入的命令字符并存入字符数组。子程序中调用execlp()执行此指令，在父进程中wait 等到子进程执行完，然后打印出子进程的返回值。代码如下：#include char command256;int main() int rtn;

37、int errorno;while(1) printf( );fgets( command, 256, stdin ); commandstrlen(command)-1 = 0;if ( fork() = 0 ) errorno=execlp(command, command, NULL, NULL);perror( command );exit(errorno); else wait ( &rtn );printf( child process return %dn, rtn );return 0;五、运行结果r =0fom=yikiaolcHalhost:_ n xX-一File Edi

38、t View search TbnninaiHelpcorigyihaolocalhost -$ ./61ls2BB.C-27.c41.c55. cdatai.txt-0S3.pdf21.027.C-50. C55test.cdataz.txtos-lab-instructions-2012-09.pdf222.C-3136data2.txt-Pictures22. c3031.c56. cDeakt叩processmanage.c22. c-30. c51.c环.cDacumentaPublic2330. s52. c-60DownloadsTemplates23. c3153. c-60.

39、 chellotest21.c-23. C31.c5469. c-”hello.ctash codeM.S31. c54.c6Lhello .c-Videos25t.c40. o54.0GL.cliniixqq .deb宜验指导书.pdf26 . c415561. cMusic2741,C55. Cdatal.txt052. pdfchildprocessreturn0六、收获及体会此次实验让我对exec类的函数有了一个初步的理解，我知道一个进程一旦调用exec类 函数，它本身就“死亡”了，系统把代码段替换成新的程序的代码，废弃原有的数据段和堆栈 段，并为新程序分配新的数据段与堆栈段，唯一留下的，就是进程号，也就是说，对系统而 言，还是同一个进程，不过已经是另一个程序了。同时也学会了 fge ts()的用法。在本段程序中，每当子进程调用了 execlp ()函数，无论是否成功执行指令，子进程的代 码都已被替换成了从终端输入的指令，所以子进程相当于死亡了，只留下了进程号。而父进 程并没有死亡，所以while(1)循环还会继续从终端读取指令。七、参考资料实验指导书