操作系统实验指导书
} perror(\if(fork()==0) if(execvp(\ perror(\if(fork()==0) if(execve(\ perror(\ 由于各个子进程执行的顺序无法控制，所以有可能出现一个比较混乱的输出--各子进程打印的结果交杂在一起，而不是严格按照程序中列出的次序。 $ cc exec.c -o exec $ ./exec executed by execl PATH=/tmp USER=lei STATUS=testing executed by execlp excuted by execv executed by execvp PATH=/tmp USER=lei STATUS=testing /* p1.c */ #include
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while(1) {printf(“%d”,n++);printf(“I am child!”);} } $ cc sp1.c -o sp $ cc p1.c –o p1 $ ./p1 四、参考程序 1、
#include
int p1,p2;
while((p1=fork( ))= = -1); /*创建子进程p1*/ if (p1= =0) putchar('b'); else
{
while((p2=fork( ))= = -1); /*创建子进程p2*/ if(p2= =0) putchar('c'); else putchar('a'); }
} 2、
#include
int p1,p2,i;
while((p1=fork( ))= = -1); /*创建子进程p1*/ if (p1= =0)
for(i=0;i<10;i++)
printf(\ %d\\n\
else
{
while((p2=fork( ))= = -1); /*创建子进程p2*/
if(p2= =0)
for(i=0;i<10;i++)
printf(\ %d\\n\
else
for(i=0;i<10;i++)
printf(\ %d\\n\
}
} 3、
#include
int pid;
pid=fork( ); /*创建子进程*/ switch(pid) {
case -1: /*创建失败*/
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printf(\ exit(1);
case 0: /*子进程*/ execl(\ printf(\ exit(1);
default: /*父进程*/ wait(NULL); /*同步*/ printf(\ exit(0); } }
五、运行结果
1、bca，bac, abc ,??都有可能。 2、parent…
son… daughter.. daughter.. 或 parent…
son… parent… daughter…等
3、执行命令ls -l -color ，（按倒序）列出当前目录下所有文件和子目录； ls completed!
六、分析原因
除strace 外，也可用ltrace -f -i -S ./executable-file-name查看以上程序执行过程。 1、从进程并发执行来看，各种情况都有可能。上面的三个进程没有同步措施，所以父进程与子进程的输出内容会叠加在一起。输出次序带有随机性。
2、由于函数printf( )在输出字符串时不会被中断，因此，字符串内部字符顺序输出不变。但由于进程并发执行的调度顺序和父子进程抢占处理机问题，输出字符串的顺序和先后随着执行的不同而发生变化。这与打印单字符的结果相同。
3、程序在调用fork( )建立一个子进程后，马上调用wait( )，使父进程在子进程结束之前，一直处于睡眠状态。子进程用exec( )装入命令ls ，exec( )后，子进程的代码被ls的代码取代，这时子进程的PC指向ls的第1条语句，开始执行ls的命令代码。
注意在这里wait( )给我们提供了一种实现进程同步的简单方法。 补充：进程树
在UNIX系统中，只有0进程是在系统引导时被创建的，在系统初启时由0进程创建1进程，以后0进程变成对换进程，1进程成为系统中的始祖进程。UNIX利用fork( )为每个终端创建一个子进程为用户服务，如等待用户登录、执行SHELL命令解释程序等，每个终端进程又可利用fork( )来创建其子进程，从而形成一棵进程树。可以说，系统中除0进程外的所有进程都是用fork( )创建的。
七、思考题
（1）系统是怎样创建进程的？
（2）当首次调用新创建进程时，其入口在哪里？ （3）可执行文件加载时进行了哪些处理？
（4）什么是进程同步？wait( )是如何实现进程同步的？
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实验三 进程间的通信 （一）进程的管道通信实验
实验目的
1、了解什么是管道
2、熟悉UNIX/LINUX支持的管道通信方式
实验内容
编写程序实现进程的管道通信。用系统调用pipe( )建立一管道，二个子进程P1和P2分别向管道各写一句话：
Child 1 is 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，后P2）。
实验指导
一、什么是管道
UNIX系统在OS的发展上，最重要的贡献之一便是该系统首创了管道（pipe）。这也是UNIX系统的一大特色。
所谓管道，是指能够连接一个写进程和一个读进程的、并允许它们以生产者—消费者方式进行通信的一个共享文件，又称为pipe文件。由写进程从管道的写入端（句柄1）将数据写入管道，而读进程则从管道的读出端（句柄0）读出数据。
句柄fd[0]
句柄fd[1]
读出端 写入端
二、管道的类型： 1、有名管道
一个可以在文件系统中长期存在的、具有路径名的文件。用系统调用mknod( )建立。它克服无名管道使用上的局限性，可让更多的进程也能利用管道进行通信。因而其它进程可以知道它的存在，并能利用路径名来访问该文件。对有名管道的访问方式与访问其他文件一样，需先用open( )打开。
2、无名管道
一个临时文件。利用pipe( )建立起来的无名文件（无路径名）。只用该系统调用所返回的文件描述符来标识该文件，故只有调用pipe( )的进程及其子孙进程才能识别此文件描述符，才能利用该文件（管道）进行通信。当这些进程不再使用此管道时，核心收回其索引结点。
二种管道的读写方式是相同的，本文只讲无名管道。 3、pipe文件的建立
分配磁盘和内存索引结点、为读进程分配文件表项、为写进程分配文件表项、分配用户文件描述符
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4、读/写进程互斥
内核为地址设置一个读指针和一个写指针，按先进先出顺序读、写。
为使读、写进程互斥地访问pipe文件，需使各进程互斥地访问pipe文件索引结点中的直接地址项。因此，每次进程在访问pipe文件前，都需检查该索引文件是否已被上锁。若是，进程便睡眠等待，否则，将其上锁，进行读/写。操作结束后解锁，并唤醒因该索引结点上锁而睡眠的进程。
三、所涉及的系统调用 1、pipe( )
建立一无名管道。 系统调用格式
pipe(filedes) 参数定义
int pipe(filedes); int filedes[2];
其中，filedes[1]是写入端，filedes[0]是读出端。 该函数使用头文件如下：
#include
2、read( ) 系统调用格式
read(fd,buf,nbyte)
功能：从fd所指示的文件中读出nbyte个字节的数据，并将它们送至由指针buf所指示的缓冲区中。如该文件被加锁，等待，直到锁打开为止。
参数定义
int read(fd,buf,nbyte); int fd; char *buf;
unsigned nbyte; 3、write( ) 系统调用格式
read(fd,buf,nbyte)
功能：把nbyte 个字节的数据，从buf所指向的缓冲区写到由fd所指向的文件中。如文件加锁，暂停写入，直至开锁。
参数定义同read( )。 #include
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