实验三进程的创建和简单控制学生上课讲义

实验三 进程的创建和简单控制(学生精品文档实验三 进程的创建和简单控制实验目的：掌握进程的概念和进程的状态，对进程有感性的认识；掌握进程创建方法；认识进程的并发执行，了解进程族之间各种标识及其存在的关系；熟悉进程的创建、阻塞、唤醒、撤销等控制方法。实验内容：了解有关Linux进程的属性和进程的层次结构；学习有关Linux的前台和后台进程；学习有关Linux命令的顺序执行和并发执行；学习有关挂起和终止进程；了解并发程序的不可确定性，进行简单并发程序设计。实验步骤：(一)Shell 下的进程控制进入Linux系统。用ps查看进程。linux的ps命令是用来监视系统进程和资源使用情况的命令，可显示瞬间进程的动态。ps的参数非常多，常用的参数有：-A列出所有的进程；-w显示加宽可以显示较多的信息；收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档-au显示较详细的信息；-aux显示所有包含其他使用者的进程。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档用kill终止某些进程。kill命令通过向进程发送指定的信号来结束进程。先使用ps查到进程号，再使用kill杀出进程。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档用pstree命令显示系统中进程层次结构。pstree指令用ASCII字符显示树状结构，清楚地表达进程间的相互关系。语法格式pstree[-acGhlnpuUV][-H<程序识别码>][<程序识别码>/<用户名称>]收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档(二)Linux 简单进程编程理解系统调用fork()的使用。fork()会产生一个与父程序相同的子程序，唯一不同之处在于其进程号，如图1所示。图1系统调用fork()编辑下面的程序，要求实现父进程产生两个子进程，父进程显示字符“a、”两个子进程，分别显示字符 “b、”“c”，如图2所示。#include<stdio.h>main()收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档{intp1,p2;while((p1=fork())==-1);/*父进程创建第一个进程，直到成功*/if(p1==0)/*0返回给子进程1*/{putchar('b');/*P1的处理过程*/else}①{/*正数返回给父进程(子进程号)*/while((p2=fork())==-1);/*父进程创建第二个进程，直到成功*/if(p2==0)/*0返回给子进程2*/{putchar('c');/*P2的处理过程*/}else{putchar('a');/*P2创建完成后，父进程的处理过程 */}}}图2系统调用fork()的使用示例一思考：编译连接通过后，多次运行程序，观察进程并发执行结果，并分析原因。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档原因：当程序并发执行时，系统处于一个复杂的动态组合状态，各程序执行的相对速度不确定，这使得这些程序多次并发执行得到的结果不同，调度、执行的顺序由系统决定。删除语句①，观察输出的内容，体会fork的使用。提示：编译和运行该程序，分析结果出现两种输出的原因。删除语句①后：收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档思考的问题：运行命令为什么是“./command”？将源文件保存为以.c为后缀名的文件，开始进行编译 $gcc-oXXXXXX.c编译成功完成后，在当前路径下，生成一个名为 XXX的文件然后执行$./XXX程序得以运行2. .和..什么含义？.表示当前目录，..表示上级目录，即父目录shell提示为什么不换行？因为在输出语句中没有/n换行符。输出字母为什么和提示交错？b,a,shell,c四个进程并发执行，执行先后顺序由系统调度决定。所以当 shell调度在c进程前时，会出现输出字母和提示交错的现象。5. 管道什么含义？管道符，可以认为它是一根水管，连接输入端和输出端。a|b其中，|就是管道符，将输入端 a命令产生的数据传给输出端的 b命令来处理6. ./f1|pstree|grepf1什么含义？收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档将./f1产生的数据传给pstree来处理，经过pstree处理后的数据再传给grepf1来处理在运行f1文件的进程的树结构中查找 f1(?)6中组合命令为什么没有输出？(?)如果想保留6中的./f1的输出内容，该如何操作？进行重定向操作9. ./f1运行结果为什么不一样？每种结果的产生原因。有a,b,c三个并发进程，调度顺序由系统决定①bcabacabc10../f1|pstree|grepf1运行结果为什么不一样？截图中四种结果的产生原因。由于并发进程的调度顺序是由系统决定的，并且 pstree显示的是一刹那的进程，进程调度又是动态的。四种结果：①无结果：可能三个进程调度已经结束或者还未开始调度② ：父进程已经结束，两个子进程还在运行③ ：父进程开始运行，子进程还未开始调度④ ：两个子进程还在运行（？）收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档注意：./f1|pstree|grepf1命令之间有空格。pstree还可以加上参数，-up如：./f1|pstree–up|grepf1提示：用pstree观察进程的父子关系，其中第二次不是错误，而是捕捉的时机，当时父进程已经结束，两个子进程还在运行。扩展：修改代码，产生祖孙三代的进程。说明：三个fe和bash都是进程，彼此间也会产生影响。将上述的输出字符改为输出较长的字符串，如图3所示。#include<stdio.h>intmain(){intp1,p2;while((p1=fork())==-1); /*父进程创建第一个进程，直到成功*/if(p1==0) /*0返回给子进程1*/printf("boy\n"); /*P1的处理过程*/else{ /*正数返回给父进程(子进程号)*/收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档while((p2=fork())==-1); /*父进程创建第二个进程，直到成功*/if(p2==0) /*0返回给子进程2*/printf("daughter\n"); /*P2的处理过程*/elseprintf("parent\n"); /*P2创建完成后，父进程的处理过程*/}}图3系统调用fork()的使用示例二思考：编译连接通过后，多次运行程序，观察进程并发执行结果：执行结果均为：如果多次运行输出内容没有变化，请分析原因：收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档函数fork()用来创建一个新的进程，该进程几乎是当前进程的一个完全拷贝，所以多次运行输出内容没有变化并改写原程序，延长每个进程的执行时间，再次观察运行情况。延长执行时间后：输出的时间间隔变长收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档（选作）将上述的输出字符改为多条输出语句，如图4所示。#include<stdio.h>main(){intp1,p2;inti;while((p1=fork())==-1); /*父进程创建第一个进程，直到成功*/if(p1==0) /*0返回给子进程1*/for(i=0;i<1000;i++) /*P1的处理过程*/收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档{putchar('b');}else{ /*正数返回给父进程(子进程号)*/while((p2=fork())==-1); /*父进程创建第二个进程，直到成功*/if(p2==0) /*0返回给子进程2*/for(i=0;i<1000;i++){putchar('c');} /*P2的处理过程*/elsefor(i=0;i<1000;i++){putchar('a');} /*P2创建完成后，父进程的处理过程*/}}图4系统调用fork()的使用示例三思考：编译连接通过后，多次运行程序，观察进程并发执行结果：如果多次运行输出内容没有变化，请分析原因。并改写原程序，延长每个进程的执行时间，再次观察运行情况。如果多次运行输出内容发生变化，并分析原因。将进程放在后台运行，用pstree观察进程的宗族关系。系统创建一个新进程(使用系统调用fork)与让系统执行一个新程序(使用系统调用exec)有什么差异？理解系统调用wait()、getpid()和getppid()的使用。程序代码如图5所示。#include<stdio.h>#include<sys/types.h>#include<sys/wait.h>#include<sys/stat.h>#include<fcntl.h>#include<unistd.h>#include<errno.h>intmain()收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档{charbuf[100];pid_tcld_pid;intfd;if((fd=open("temp",O_CREAT|O_TRUNC|O_RDWR,S_IRWXU))==-1){printf("openerror%d",errno);exit(1);}strcpy(buf,"Thisisparentprocesswrite\n");if((cld_pid=fork())==0){ /*这里是子进程执行的代码 */strcpy(buf,"Thisischildprocesswrite\n");printf("Thisischildprocess\n");sleep(1);printf("MyPID(child)is%d\n",getpid()); /* 打印出本进程的ID*/sleep(1);printf("MyparentPIDis%d\n",getppid()); /*打印出父进程的ID*/sleep(1);write(fd,buf,strlen(buf));close(fd);exit(0);}else{ /*这里是父进程执行的代码 */wait(0); /*如果此处没有这一句会如何？ */printf("Thisisparentprocess\n");sleep(1);printf("MyPID(parent)is%d\n",getpid()); /*打印出本进程的ID*/sleep(1);printf("MychildPIDis%d\n",cld_pid); /* 打印出子进程的ID*/sleep(1);write(fd,buf,strlen(buf));close(fd);}return0;}图5系统调用wait()的使用收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档思考：编译连接通过后，多次运行程序，观察进程并发执行结果：多次执行：语句sleep(1);起什么作用？删除所有sleep(1);语句，并观察运行结果；让函数滞留1秒。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档删除wait(0);语句，并观察运行结果，并请分析两次结果不同的原因，理解wait的作用。Wait的作用：wait函数用于使父进程阻塞，直到一个子进程结束收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档两次结果不同的原因：wait（0）一般是父进程用来等待子进程用的，用来防止子进程成为僵尸进程，0表示父进程不关心子进程的终止状态。实现父子进程的同步。（不做）编写程序创建子进程。父子进程分别打印自己和父进程的进程ID，要求每3秒钟打印系统进程信息，重复5次后退出。父进程待子进程结束后退出。提示：用系统调用getpid和getppid获取进程ID；用系统调用fork进程创建；用系统调用wait控制父子进程同步；用库函数system实现在一个进程内部运行另一个进程，即创建一个新进程；收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档Shell命令＂/bin/ps＂作为system的字符串参数，实现打印系统进程信息。扩充：关于父子进程各自又再生成子进程的例子。#include<unistd.h>#include<stdio.h>#include<sys/types.h>main(){pid_