实验进程通信软中断.ppt

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1、14.1 实验目的 一、加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别 二进一步认识并发执行的实质 三分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法 四了解Linux系统中进程通信的基本原理 4.2 准备知识 4.2.1 基本概念 进程的概念 进程与程序的区别 并发执行的概念 进程互斥的概念 进程通信的基本原理 2图4-1 系统调用的参数表方式变元表：N 参数1 参数2 参数n (a)直接方式 trap 参数1 参数2 参数n 变元表：N 指针 (b)间接方式 系统调用是一种进入系统空间的办法。通常，在OS的核心中都设置了一组用于实现各种系统功能的子程序，并将它们提供给程序员使用。程序员在需要OS

2、提供某种服务的时候，便可以调用一条系统调用命令，去实现希望的功能，这就是系统调用。因此，系统调用就像一个黑箱子一样，对用户屏蔽了操作系统的具体动作而只是提供了调用功能的接口。系统调用与一般的过程调用有下述几方面的明显差别：（1）运行在不同的系统状态。（2）通过软中断进入。（3）返回问题。当调用进程仍具有最高优先级时，才返回到调用进程继续执行；否则，将引起重新调度，以便让优先权最高的进程优先执行。（4）嵌套调用。系统调用也可以嵌套进行 系统调用的实现与一般过程调用的实现相比，两者间有很大差异。对于系统调用，控制是由原来的用户态转换为系统态，这是借助于中断和陷入机制来完成的，在该机制中包括中断和陷

3、入硬件机构及中断与陷入处理程序两部分。中断中断是指CPU对系统发生某事件时的一种响应.中断分为外中断和内中断中断分为外中断和内中断(1)所谓所谓外中断外中断是指由于外部设备事件所引起的中断.(2)内中断内中断则是指由于CPU内部事件所引起的中断.如程序出错（地址越界)、电源故障等。内中断（trap）被译为“捕获”或“陷入”。陷入陷入是由于执行了现行指令所引起的；中断中断则是由于系统中某事件引起的，该事件与现行指令无关。forkfork系统调用系统调用：由于进程为执行程序的环境，因此在执行程序前必须先建立这个能跑程序的环境。Linux系统提供系统调用拷贝现行进程的内容，以产生新的进程，调用for

4、k的进程称为父进程；而所产生的新进程则称为子进程。子进程会承袭父进程的一切特性，但是它有自己的数据段，也就是说，尽管子进程改变了所属的变量，却不会影响到父进程的变量值。父进程和子进程共享一个程序段共享一个程序段，但是各自拥有自己的堆栈、数据段、用户空间以及进程控制块。换言之，两个进程执行的程序代码是一样的，但是各有各的程序计数器与自己的私人数据。9linux 是多用户和多进程的操作系统，进程在操作系统中的创建，都会生成一个进程描述块，描述当前进程的所有信息，包括，数据段、代码段、堆栈段的地址，当前进程的环境变量，文件描述符等。fork函数过程：操作系统先创建一个进程描述块，然后把父进程的所有进

5、程描述符的信息精确拷贝过来，和父进程一样（除了进程ID不一样外），代码段共享，数据段和堆栈段复制，所有的寄存器的值全部精确拷贝，文件描述符也许精确拷贝。forkfork的返回值的返回值，fork在父进程父进程空间中返回子进程的PIDPID，在子进程子进程空间中返回0 0。10用户内存区 父进程的vm_arce_struct vm start vm start count=2 vm start vm start count=2 子进程的vm_arce_struct 子进程数据区 子进程堆栈区 父进程数据区 父进程堆栈区 共享正文区 11一fork()函数:用于创建一个新进程（子进程）int fo

6、rk();pid=fork();if(pid 0)printf(The parent process is running now!n);exit(0);信号与软中断信号是OS系统中使用的一种进程间通信方式，它提供一种处理异步事件的方法。例如：用户可以通过一个中断指令中断一个程序的执行，两个进程间可以通过发送信号通知一个异步事件，系统或进程通过信号报告突发的硬件故障（如非法指令或运算溢出）。此外，系统还可以通过信号实现软中断，即用户进程向自身发送信号，以调用某些系统功能，或转入某些特定处理。“软中断”不同于普通中断，它是指通过随机向进程发送信号，通知进程完成某事件。只有执行状态的进程才会响应该

7、信号，与处理普通中断一样，进程转而执行信号要求的处理。如果信号到达时，进程处于执行状态以外的其他状态，则信号不会被响应。系统调用signal是进程用来设定某个信号的处理方法；系统调用kill是用来发送信号给指定进程的。这 两个调用可以形成信号的基本操作。处理信号有三种类型：1.进程接收到信号后退 出；2.进程忽略该信号；3.进程收到信号后执行用户设定用系统调用signal的函数。信号SIGINT由按下Ctrl-C发出，信号SIGQUIT由按下Ctrl-发出。信号信号功能功能值值SIGHUPSIGHUP挂起挂起1 1SIGINTSIGINT键盘中断，键盘按键盘中断，键盘按DeleteDelete

8、键或键或BreakBreak键键2 2SIGQUITSIGQUIT键盘按键盘按QuitQuit键键3 3SIGILLSIGILL非法指令非法指令4 4SIGTRAPSIGTRAP跟踪中断跟踪中断5 5SIGIOTSIGIOTIOTIOT指令指令6 6SIGBUSSIGBUS总线错总线错7 7SIGFPESIGFPE浮点运算溢出浮点运算溢出8 8SIGKILLSIGKILL要求终止进程要求终止进程9 9SIGUSR1SIGUSR1用户定义信号用户定义信号#1#11010SIGSEGVSIGSEGV段违法段违法1111SIGUSR2SIGUSR2用户定义信号用户定义信号#2#21212SIGPIP

9、ESIGPIPE向没有读进程的管道上写向没有读进程的管道上写1313SIGALRMSIGALRM定时器告警，时间到定时器告警，时间到1414SIGTERMSIGTERMkillkill发出的软件结束信号发出的软件结束信号1515SIGCHLDSIGCHLD子进程死子进程死1717SIGCONTSIGCONT若已停止则继续若已停止则继续1818SIGPWRSIGPWR电源故障电源故障3030WWait()ait()函数函数Wait()函数常用来控制父进程与子进程的同步。在父进程中调用wait（）函数，则父进程被阻塞，进入等待队列，等待子进程结束。当子进程结束时，会向父进程发出SIGCHLD信号。

10、当接收到信号后，父进程从wait（）函数返回继续执行原程序。E Exit()xit()函数函数是进程结束最常调用的函数。在正常终止时，exit（）函数返回进程结束状态。#include#include#include#include int wait_flag;void stop();main()int pid1,pid2;wait_flag=1;signal(2,stop);/or signal(14,stop);while(wait_flag=1);while(pid1=fork()=-1);if(pid10)while(pid2=fork()=-1);if(pid20)wait_flag

11、=1;sleep(5);kill(pid1,16);kill(pid2,17);wait(0);wait(0);printf(Parent process is killed!n);exit(0);else wait_flag=1;signal(17,stop);while(wait_flag=1);printf(Child process 2 is killed by parent!n);exit(0);else wait_flag=1;signal(16,stop);while(wait_flag=1);printf(Child process 1 is killed by parent!n);exit(0);void stop()wait_flag=0;