2013年2013年10月24日姓名王茂林專業(yè)集成電路班級111班同組者課程操作系統(tǒng)實驗項目試驗3：進程的控制與互斥實驗?zāi)康模赫莆赵谧舆M程中使用execl()執(zhí)行系統(tǒng)命令或調(diào)用其它已編譯的可執(zhí)行程 序。掌握父進程通過創(chuàng)建子進程完成某項任務(wù)的方法。掌握系統(tǒng)調(diào)用exit()和_exit()的使用。進一步理解進程并發(fā)執(zhí)行的實質(zhì)。學(xué)習(xí)系統(tǒng)調(diào)用sleep()的使用方法。學(xué)習(xí)系統(tǒng)調(diào)用lockf()的使用方法。分析進程竟?fàn)庂Y源的現(xiàn)象，學(xué)習(xí)解決進程互斥的方法。實驗內(nèi)容：設(shè)計程序?qū)崿F(xiàn)父進程創(chuàng)建多個子進程，子進程使用execl()函數(shù)調(diào)用已編譯 的其他可執(zhí)行程序。運行實驗指導(dǎo)書32頁程序，分析程序執(zhí)行結(jié)果。設(shè)計一程序，父進程創(chuàng)建一個文本文件，多個子進程利用系統(tǒng)調(diào)用lockf()實現(xiàn)對該文件進行互斥讀或?qū)懖僮?。實驗步驟及結(jié)果：1、啟動windows下已經(jīng)安裝好的VMware虛擬機進入linux系統(tǒng)2、等待系統(tǒng)初始化完畢后啟動命令終端3、閱讀實驗指導(dǎo)書4、運行以下程序，分析程序運行結(jié)果。運行程序如下：#include<sys/types.h>#include<unistd.h>#include<stdlib.h>#include<stdio.h>main(){intp;printf("thisisparent1");p=fork();if(p>0)printf("thisisparent2");else{printf("thisischildfirst\n");printf("thisischildsecond");_exit(0);}}寫入如下命令：執(zhí)行后，將打開文本編輯器gedit書寫如下源代碼，保存。編譯運行后出現(xiàn)如下結(jié)果：在以上程序中，若將_exit(0)換為exit(0)，運行結(jié)果為：原因：系統(tǒng)調(diào)用exit()和_exit()作用為使進程自動退出系統(tǒng)，他們的區(qū)別如下：exit（）：終止調(diào)用進程的執(zhí)行。在調(diào)用exit()之前要檢查文件的打開情 況，把文件緩沖區(qū)中的內(nèi)容寫回文件，即“清理I/O緩沖”。_exit()：終止調(diào)用進程的執(zhí)行，返回進程狀態(tài)，但不關(guān)閉文件，不清除 輸出緩存。程序運行區(qū)別如下：編譯運行如下圖所示exit2.c和exit3.c程序結(jié)果如下所示：exec()系統(tǒng)調(diào)用:說是6用fork創(chuàng)建子進程后執(zhí)行的是和父進程相同的程序（但有可能執(zhí)行不同的代碼分支，這很常見），子進程往往要調(diào)用一種exec函數(shù)以執(zhí)行另一個程序。當(dāng)進程調(diào)用一種exec函數(shù)時，該進程的用戶空間代碼和數(shù)據(jù)完全被新程序替換，從新程序的啟動例程開始執(zhí)行。調(diào)用exec并不創(chuàng)建新進程，所以調(diào)用exec前后該進程的id并未改變。exec系列函數(shù)功能如下：啟動一個可執(zhí)行文件，并且可對它傳遞參數(shù).下面介紹使用execl()函數(shù)運行目錄列表程序ls的實現(xiàn)方法。程序如下所示： 編譯運行后出現(xiàn)如下結(jié)果：6、設(shè)計程序?qū)崿F(xiàn)父進程創(chuàng)建多個子進程，子進程使用exec()函數(shù)調(diào)用已編譯的其他可執(zhí)行程序（本程序為ps-f命令）。程序如下：#include<errno.h>#include<unistd.h>#include<string.h>#include<stdio.h>main(){char*envp[]={"PATH=/bin:/usr/bin","TERM=console",NULL};char*argv[]={"ps","-f",NULL};if(fork()==0){printf("execlexecutingps\n");execl("/bin/ps","ps","-f",NULL);perror("Erronexecl");}if(fork()==0){printf("execlpexecutingps\n");execlp("ps","ps","-f",NULL);perror("Erronexeclp");}if(fork()==0){printf("execleexecutingps\n");execle("/bin/ps","ps","-f",NULL,envp);perror("Erronexecle");}if(fork()==0){printf("execvexecutingps\n");execv("/bin/ps",argv);perror("Erronexecv");}if(fork()==0){printf("execvpexecutingps\n");execvp("ps",argv);perror("Erronexecvp");}if(fork()==0){printf("execveexecutingps\n");execve("/bin/ps",argv,envp);perror("Erronexecve");}}編譯運行結(jié)果如下所示：將上述程序中的一個ps-f命令改為ls-l命令，觀察運行結(jié)果，程序如下所示：#include<errno.h>#include<unistd.h>#include<string.h>#include<stdio.h>main(){char*envp[]={"PATH=/bin:/usr/bin","TERM=console",NULL};char*argv[]={"ps","-f",NULL};if(fork()==0){printf("execlexecutingls\n");execl("/bin/ls","ls","-l",NULL);perror("Erronexecl");}if(fork()==0){printf("execlpexecutingps\n");execlp("ps","ps","-f",NULL);perror("Erronexeclp");}if(fork()==0){printf("execleexecutingps\n");execle("/bin/ps","ps","-f",NULL,envp);perror("Erronexecle");}if(fork()==0){printf("execvexecutingps\n");execv("/bin/ps",argv);perror("Erronexecv");}if(fork()==0){printf("execvpexecutingps\n");execvp("ps",argv);perror("Erronexecvp");}if(fork()==0){printf("execveexecutingps\n");execve("/bin/ps",argv,envp);perror("Erronexecve");}}編譯運行結(jié)果如下所示：7、利用wait（）等待子進程結(jié)束的程序：編譯運行結(jié)果如下所示： 設(shè)計一程序，父進程創(chuàng)建一個文本文件，多個子進程利用系統(tǒng)調(diào)用lockf() 實現(xiàn)對該文件進行互斥讀或?qū)懖僮?。所用函?shù)說明：、Lockf()：Linux系統(tǒng)可利用函數(shù)lockf()對文件或設(shè)備進行加鎖或解鎖，實現(xiàn)多個進程對同一資源互斥訪問。當(dāng)某進程試圖訪問已鎖定進程時將返回錯誤或進入休眠狀態(tài)，直到資源解除鎖定為止。當(dāng)關(guān)閉文件時，將釋放進程的所有鎖定，即使進程仍然有打開的文件。當(dāng)進程終止時，將釋放進程保留的所有鎖定。頭文件：#include<unistd.h>系統(tǒng)調(diào)用格式：lockf(fd,function,size);參數(shù)定義：intlockf(fd,function,size);intfd,function;longsize;參數(shù)說明：fd是打開文件的文件描述符；function是鎖定和解鎖：1 表示鎖定，0表示解鎖。Size是鎖定和解鎖的字節(jié)數(shù)，如果取值0，表示 從文件的當(dāng)前位置到文件尾。、sleep():Linux系統(tǒng)可利用函數(shù)sleep()使進程掛起指定的時間，直至指定時間用完或者收到信號。頭文件：#include<unistd.h>系統(tǒng)調(diào)用格式：unsignedintsleep(unsignedintseconds);參數(shù)說明：seconds指定進程要掛起的時間，單位為秒。設(shè)計程序如下：（文件加鎖程序）#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>#include<string.h>main(){charfile[10];intp1,p2,i;int*fp;printf("Enterthefilename(lockf.txt):\n");scanf("%s",file);fp=fopen(file,"w+");if(fp==NULL){printf("Failtocreatefile\n");exit(-1);}while((p1=fork())==-1);if(p1==0){lockf(*fp,1,0);printf("Child1accessfile\n");for(i=0;i<5;i++){fprintf(fp,"child1=%d\n",i);sleep(2);}lockf(*fp,0,0);}else{while((p2=fork())==-1);if(p2==0){lockf(*fp,1,0);printf("Child2accessfile\n");for(i=0;i<5;i++){fprintf(fp,"child2=%d\n",i);sleep(2);}lockf(*fp,0,0);}else{lockf(*fp,1,0);printf("Parentaccessfile\n");for(i=0;i<5;i++){