实验三进程创建及简单控制.doc

实验三 进程的创建和简单控制
实验目的：
1. 掌握进程的概念和进程的状态，对进程有感性的认识；
2. 掌握进程创建方法；
3. 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；
4. 熟悉进程的创建、阻塞、唤醒、撤销等控制方法。
实验内容：
1. 了解有关Linux进程的属性和进程的层次结构；
2. 学习有关Linux的前台和后台进程；
3. 学习有关Linux命令的顺序执行和并发执行；
4. 学习有关挂起和终止进程；
5. 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
1. 进入Linux系统。
2. 用ps查看进程。
a) 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。
b) ps 的参数非常多，常用的参数有：
i. -A 列出所有的进程；
ii. -w 显示加宽可以显示较多的信息；
iii. -au 显示较详细的信息；
iv. -aux 显示所有包含其他使用者的进程。
3. 用kill终止某些进程。
a) kill命令通过向进程发送指定的信号来结束进程。
b) 先使用ps查到进程号，再使用kill杀出进程。
4. 用pstree命令显示系统中进程层次结构。
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
a) 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。
b) 语法格式pstree [-acGhlnpuUV][-H <程序识别码>][<程序识别码
>/<用户名称>]

（二）Linux 简单进程编程
1. 理解系统调用fork（）的使用。

a) 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。
图2 系统调用fork（）
b) 编辑下面的程序，如图3所示，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”。
#include
main( )
{
int p1,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3 系统调用fork（）的使用示例一

思考：
i. 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。

ii. 删除语句①，观察输出的内容，体会fork的使用。

2. 将上述的输出字符改为输出较长的字符串，如图5所示。
#include
int main( )
{
int p1,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)*/
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*/
else
printf("parent\n"); /*P2创建完成后，父进程的处理过程*/
}
}
图4 系统调用fork（）的使用示例二

思考：
i. 编译连接通过后，多次运行程序，观察进程并发执行结果：

ii. 如果多次运行输出内容没有变化，请分析原因。
iii. 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。
3. 将上述的输出字符改为多条输出语句，如图6所示。
#include
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
main( )
{
int p1,p2;
int i;
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*/
{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*/
else
for( i =0; i < 1000; i++)
{putchar('a'); } /*P2创建完成后，父进程的处理过
程*/
}
}

图5 系统调用fork（）的使用示例三
思考：
i. 编译连接通过后，多次运行程序，观察进程并发执行结果：
ii. 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。
iii. 如果多次运行输出内容发生变化，并分析原因。
iv. 将进程放在后台运行，用pstree观察进程的宗族关系。
v. 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？
4. 理解系统调用wait（ ）、getpid（ ）和getppid（ ）的使用。程序代码如图6
所示。
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
char buf[100];
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 write\n");
if((cld_pid=fork())==0)
{ /*这里是子进程执行的代码*/
strcpy(buf,"This is child process write\n");
printf("This is child process\n");
sleep(1);
printf("My PID (child) is%d\n",getpid()); /*打印出本进程的ID*/
sleep(1);
printf("My parent PID is %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("This is parent process\n");
sleep(1);
printf("My PID (parent) is %d\n",getpid()); /*打印出本进程的ID*/
sleep(1);
printf("My child PID is %d\n",cld_pid); /*打印出子进程的ID*/
sleep(1);
write(fd,buf,strlen(buf));
close(fd);
}
return 0;
}
图6 系统调用wait（）的使用

思考：
i. 编译连接通过后，多次运行程序，观察进程并发执行结果：
ii 语句sleep(1);起什么作用？删除所有sleep(1);语句，并观察运行结果；
iii. 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。
进程调用了wait以后就开始阻塞自己，wait开始寻找一个已经变成僵尸的子进程，找到后收集该子进程的信息，并把它删除后再返回，如果没有出现这样的子进程，那么就会一直等待。
5. 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：
A、用系统调用getpid和getppid获取进程ID；
B、用系统调用fork进程创建；
C、用系统调用wait 控制父子进程同步；
D、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；
E、Shell命令＂/bin/ps＂作为system的字符串参数，实现打印系统进程信息。

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int p1;
int i;
while((p1=fork())==-1);
if(p1==0)
{
wait(0);
for(i=1;i<=5;i++)
{
printf("My PID(child) is%d\n",getpid());
printf("My parent ID is%d\n",getppid());
sleep(5);
}
}
else
{
for(i=1;i<=5;i++)
{
printf("My PID(parent) is%d\n",getpid());
sleep(5);
}
exit(0);
}
}