1、【精品文檔】如有侵權，請聯系網站刪除，僅供學習與交流實驗三 進程的創建和簡單控制(學生.精品文檔.實驗三 進程的創建和簡單控制實驗目的：1. 掌握進程的概念和進程的狀態，對進程有感性的認識；2. 掌握進程創建方法；3. 認識進程的并發執行，了解進程族之間各種標識及其存在的關系；4. 熟悉進程的創建、阻塞、喚醒、撤銷等控制方法。實驗內容：1. 了解有關Linux進程的屬性和進程的層次結構；2. 學習有關Linux的前臺和后臺進程；3. 學習有關Linux命令的順序執行和并發執行；4. 學習有關掛起和終止進程；5. 了解并發程序的不可確定性，進行簡單并發程序設計。實驗步驟：(一)Shell下的進程

2、控制1. 進入Linux系統。2. 用ps查看進程。a) linux的ps命令是用來監視系統進程和資源使用情況的命令，可顯示瞬間進程的動態。b) ps 的參數非常多，常用的參數有：i. -A 列出所有的進程；ii. -w 顯示加寬可以顯示較多的信息；iii. -au 顯示較詳細的信息；iv. -aux 顯示所有包含其他使用者的進程。3. 用kill終止某些進程。a) kill命令通過向進程發送指定的信號來結束進程。b) 先使用ps查到進程號，再使用kill殺出進程。4. 用pstree命令顯示系統中進程層次結構。a) pstree指令用ASCII字符顯示樹狀結構，清楚地表達進程間的相互關系。b

3、) 語法格式 pstree -acGhlnpuUV-H /(二)Linux簡單進程編程1. 理解系統調用fork()的使用。a) fork()會產生一個與父程序相同的子程序，唯一不同之處在于其進程號，如圖 1所示。圖 1 系統調用fork()b) 編輯下面的程序，要求實現父進程產生兩個子進程，父進程顯示字符“a”、兩個子進程，分別顯示字符“b”、“c” ，如圖 2所示。#includemain( )int p1,p2;while (p1=fork()=-1); /*父進程創建第一個進程，直到成功*/if(p1=0) /*0返回給子進程 1*/putchar(b);/*P1的處理過程*/ els

4、e /*正數返回給父進程(子進程號)*/while (p2=fork()=-1); /*父進程創建第二個進程，直到成功*/if(p2=0) /*0返回給子進程2*/putchar(c);/*P2的處理過程*/ elseputchar(a);/*P2創建完成后，父進程的處理過程*/ 圖 2系統調用 fork()的使用示例一思考：i. 編譯連接通過后，多次運行程序，觀察進程并發執行結果，并分析原因。原因：當程序并發執行時，系統處于一個復雜的動態組合狀態，各程序執行的相對速度不確定，這使得這些程序多次并發執行得到的結果不同，調度、執行的順序由系統決定。ii. 刪除語句，觀察輸出的內容，體會fork的

5、使用。提示：編譯和運行該程序，分析結果出現兩種輸出的原因。刪除語句后：思考的問題：1. 運行命令為什么是“./command”？將源文件保存為以.c為后綴名的文件，開始進行編譯$gcc -o XXX XXX.c 編譯成功完成后，在當前路徑下，生成一個名為XXX的文件然后執行 $./XXX 程序得以運行2. . 和 . 什么含義？.表示當前目錄，.表示上級目錄，即父目錄3. shell 提示為什么不換行？因為在輸出語句中沒有/n換行符。4. 輸出字母為什么和提示交錯？b,a,shell,c四個進程并發執行，執行先后順序由系統調度決定。所以當shell調度在c進程前時，會出現輸出字母和提示交錯的現

6、象。5. 管道什么含義？管道符，可以認為它是一根水管，連接輸入端和輸出端。a | b其中，| 就是管道符，將輸入端 a命令產生的數據傳給輸出端的b命令來處理6. ./f1|pstree|grep f1什么含義？將./f1產生的數據傳給pstree來處理，經過pstree處理后的數據再傳給grep f1來處理在運行f1文件的進程的樹結構中查找f1(?)7. 6中組合命令為什么沒有輸出？8. 如果想保留6中的./f1的輸出內容，該如何操作？進行重定向操作9. ./f1 運行結果為什么不一樣？每種結果的產生原因。有a,b,c三個并發進程，調度順序由系統決定bcabacabc10. ./f1|pstr

7、ee|grep f1運行結果為什么不一樣？截圖中四種結果的產生原因。由于并發進程的調度順序是由系統決定的，并且pstree顯示的是一剎那的進程，進程調度又是動態的。四種結果：無結果：可能三個進程調度已經結束或者還未開始調度：父進程已經結束，兩個子進程還在運行：父進程開始運行，子進程還未開始調度：兩個子進程還在運行（？）注意：./f1 |pstree |grep f1命令之間有空格。pstree 還可以加上參數，-up如：./f1 |pstree up |grep f1提示：用pstree觀察進程的父子關系，其中第二次不是錯誤，而是捕捉的時機，當時父進程已經結束，兩個子進程還在運行。擴展：修改代

8、碼，產生祖孫三代的進程。說明：三個fe和bash都是進程，彼此間也會產生影響。2. 將上述的輸出字符改為輸出較長的字符串，如圖 3所示。#includeint main( )int p1,p2;while (p1=fork()= -1);/*父進程創建第一個進程，直到成功*/if(p1=0)/*0返回給子進程 1*/printf(boyn);/*P1的處理過程*/else/*正數返回給父進程(子進程號)*/while (p2=fork()=-1);/*父進程創建第二個進程，直到成功*/if(p2 = 0) /*0返回給子進程2*/printf(daughtern); /*P2的處理過程*/el

9、seprintf(parentn);/*P2創建完成后，父進程的處理過程*/圖 3系統調用 fork()的使用示例二思考：i. 編譯連接通過后，多次運行程序，觀察進程并發執行結果：執行結果均為：ii. 如果多次運行輸出內容沒有變化，請分析原因：函數fork( )用來創建一個新的進程，該進程幾乎是當前進程的一個完全拷貝，所以多次運行輸出內容沒有變化iii. 并改寫原程序，延長每個進程的執行時間，再次觀察運行情況。延長執行時間后：輸出的時間間隔變長3. （選作）將上述的輸出字符改為多條輸出語句，如圖 4所示。#includemain( )int p1,p2;int i;while (p1=fork

10、()=-1); /*父進程創建第一個進程，直到成功*/if(p1=0) /*0返回給子進程 1*/for( i =0; i 1000; i+) /*P1的處理過程*/putchar(b); else /*正數返回給父進程(子進程號)*/while (p2=fork()=-1); /*父進程創建第二個進程，直到成功*/if(p2=0) /*0返回給子進程2*/for( i =0; i 1000; i+)putchar(c); /*P2的處理過程*/elsefor( i =0; i 1000; i+)putchar(a); /*P2創建完成后，父進程的處理過程*/圖 4 系統調用 fork()的使

11、用示例三思考：i. 編譯連接通過后，多次運行程序，觀察進程并發執行結果：ii. 如果多次運行輸出內容沒有變化，請分析原因。并改寫原程序，延長每個進程的執行時間，再次觀察運行情況。iii. 如果多次運行輸出內容發生變化，并分析原因。iv. 將進程放在后臺運行，用pstree觀察進程的宗族關系。v. 系統創建一個新進程(使用系統調用fork)與讓系統執行一個新程序(使用系統調用exec)有什么差異？4. 理解系統調用wait()、getpid()和getppid()的使用。程序代碼如圖5所示。#include #include #include #include #include #include

12、 #include int main()char buf100;pid_t cld_pid;int fd;if(fd=open(temp,O_CREAT|O_TRUNC|O_RDWR,S_IRWXU)=-1)printf(open error%d,errno);exit(1);strcpy(buf,This is parent process writen);if(cld_pid=fork()=0) /*這里是子進程執行的代碼*/strcpy(buf,This is child process writen);printf(This is child processn);sleep(1);pr

13、intf(My PID (child) is%dn,getpid(); /*打印出本進程的ID*/sleep(1); printf(My parent PID is %dn,getppid(); /*打印出父進程的ID*/sleep(1);write(fd,buf,strlen(buf);close(fd);exit(0);else /*這里是父進程執行的代碼*/wait(0); /*如果此處沒有這一句會如何？*/printf(This is parent processn);sleep(1);printf(My PID (parent) is %dn,getpid(); /*打印出本進程的I

14、D*/sleep(1);printf(My child PID is %dn,cld_pid); /*打印出子進程的ID*/sleep(1);write(fd,buf,strlen(buf);close(fd);return 0;圖5 系統調用wait()的使用思考：i. 編譯連接通過后，多次運行程序，觀察進程并發執行結果：多次執行：ii. 語句sleep(1);起什么作用？刪除所有sleep(1);語句，并觀察運行結果；讓函數滯留1秒。iii. 刪除wait(0);語句，并觀察運行結果，并請分析兩次結果不同的原因，理解wait的作用。Wait的作用：wait函數用于使父進程阻塞，直到一個子進

15、程結束兩次結果不同的原因：wait（0）一般是父進程用來等待子進程用的，用來防止子進程成為僵尸進程，0表示父進程不關心子進程的終止狀態。實現父子進程的同步。5. （不做）編寫程序創建子進程。父子進程分別打印自己和父進程的進程ID，要求每3秒鐘打印系統進程信息，重復5次后退出。父進程待子進程結束后退出。提示：i. 用系統調用getpid和getppid獲取進程ID；ii. 用系統調用fork進程創建；iii. 用系統調用wait控制父子進程同步；iv. 用庫函數system實現在一個進程內部運行另一個進程，即創建一個新進程；v. Shell命令/bin/ps作為system的字符串參數，實現打印系統進程信息。擴充：關于父子進程各自又再生成子進程的例子。#include #include #in