北京工业大学-操作系统-实验报告(共26页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上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ls、who、pwd、ps等。

2、2、练习UNIX/LINUX的文本行编辑器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“Hello,World!”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：#includeint main() printf(Hello, world);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

3、的理解，明确进程与程序的区别；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

4、 sending 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，然后再建立一个子进

5、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#includevoid main() int pid1, pid2; pid1 = fork(); if (pid1 0) wait(NULL); pid2 = fork(); if (pid2 0) wait(NULL);

6、 printf(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)

7、printf(Fork 1 failed!); 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); /

8、read sleep(3); if(r=read(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

9、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

10、成读（写）失败。这些是我此次实验最大的收获，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 myThread1 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

11、个线程，最后主线程等待子线程结束后再退出。2、创建两个线程，分别向线程传递如下两种类型的参数􀁺 传递整型值􀁺 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 myThr

12、ead1 和myThread2， 每个线程打印一句话。#include#include#includevoid 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 er

13、ror!n); exit(1); ret2 = pthread_create(&id2, NULL, (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#includevoid *myThread1(void* arg) int* num; num = (int*)arg; pri

14、ntf(create parameter is %d.n, *num); return (void*)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(&i

15、d1, NULL, myThread1, (void*)p_num); if (0 != ret1) printf(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

16、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（System V）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

17、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。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

18、data2.txt#define MAX_BUFFER 5int in = 0;int out = 0;int 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_buff

19、erin = num; in+; in = in % MAX_BUFFER; sem_post(&s); sem_post(&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

20、); void* consumeThread3() int nums2; int result; while (1) sem_wait(&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, resul

21、t); count1 = 0; sem_post(&s); sem_post(&e); void* consumeThread4() int nums2; 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; p

22、rintf(%d * %d = %d.n, nums0, nums1, result); count2 = 0; sem_post(&s); sem_post(&e); void 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

23、, r); if (NULL = fp1) exit(1); if (NULL = fp2) exit(2); ret1 = pthread_create(&id1, NULL, produceThread1, 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_c

24、reate(&id3, NULL, consumeThread3, NULL); if (0 != ret3) printf(Create pthread 3 error!n); exit(3); ret4 = 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_joi

25、n(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()、msg

26、ctrl()编制长度为1K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

27、撤销消息队列。#include #include #include #include #include #include #include #define MAX 1024struct mymsglong int 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 miaoshufu if(pid_client=fork()=0) while(i11) ms

28、g.mymsgtype=11-i; printf(Client sent (No.%d)(type:%d)n,i,msg.mymsgtype); i+; msgsnd(msgid,&msg,MAX,0); exit(0); else /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); e

29、lse 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 #de

30、fine MAX 1024#define KEY 75int main() int id,i,pid_server,pid_client; char *virtual_address; id=shmget(KEY,sizeof(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

31、) sleep(1); for(i=0;i=10;i+) printf(Server received %dn,virtual_addressi); exit(0); else if(pid_client=fork()=-1) printf(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); wa

32、it(0); shmdt(virtual_address);/duankai lianjie shmctl(id, IPC_RMID, 0); exit(0); return 0;五、运行结果1消息队列：2、共享存储区：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

33、程的返回值。提示：从终端读取要执行的命令可用fgets()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fgets()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; int errorno; while(1) printf( ); fgets( command, 2

34、56, 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fgets()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专心-专注-专业