2023級操作系統(tǒng)試驗報告

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哈爾濱學院

實驗報告

課程名稱：計算機操作系統(tǒng)專業(yè)：軟件工程班級：12-8學號：12031801姓名：常燕如

教務處制

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試驗一進程管理

⒈加深對進程概念的理解，明確進程與程序的區(qū)別。

⒉把握Linux進程創(chuàng)立及撤銷的方法，進一步認識并發(fā)執(zhí)行的實質(zhì)。⒊把握Linux系統(tǒng)下守護進程的創(chuàng)立方法。

⒈Linux進程管理命令⑴進程查看⑵進程終止

⑶進程優(yōu)先級設置⒉Linux進程控制函數(shù)⑴創(chuàng)立和修改進程⑵設置進程屬性⑶獲取進程屬性⑷進程的退出⒊Linux守護進程⑴獨立啟動守護進程⑵超級守護進程

⑶守護進程的編寫流程

守護進程的編寫遵循特定的流程，主要包括五個步驟：

Step⒈創(chuàng)立子進程，退出父進程Step⒉在子進程中創(chuàng)立新會話Step⒊改變當前目錄為根目錄Step⒋重設文件權限掩碼Step⒌關閉文件描述符

⒈帶Linux操作系統(tǒng)的PC機⒉GCC編譯器

⒈獲取進程信息

通過管理命令，獲取系統(tǒng)當前執(zhí)行進程的信息，包括進程名稱與ID、PID和PGID等。

⒉創(chuàng)立進程

編程程序，實現(xiàn)父進程創(chuàng)立一個子進程，返回后父子進程都分別循環(huán)輸出字符串“Iamparent.〞或“Iamchild.〞5次，每輸出一次延時1秒(sleep(1))，然后進入下一次循環(huán)。觀測并分析運行結(jié)果。然后將程序改為父子進程同步執(zhí)行：子進程循環(huán)輸出字符串“Iamchild.〞5次，然后父進程再循環(huán)輸出字符串“Iamparent.〞5次。再次觀測并分析運行結(jié)果。

⒈試驗內(nèi)容1

通過進程實現(xiàn)及驗證父進程及子進程的id號的命令

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ps-lg⒉試驗內(nèi)容2

⑴實現(xiàn)父進程創(chuàng)立一個子進程，返回后父子進程都分別循環(huán)輸出字符串“Iamparent.〞或“Iamchild.〞5次，每輸出一次延時1秒(sleep(1))，然后進入下一次循環(huán)。

#include#include#includeintmain(){

pid_tpt;

printf(\inti;

pt=fork();

for(i=0;i#include#includeintmain(){

pid_tpt;

printf(\inti;

pt=fork();

for(i=0;i試驗二進程通信

⒈了解基于信號的進程通信機制。

⒉熟悉LINUX系統(tǒng)中進程之間軟中斷通信的基本原理。

一、信號

⒈信號的基本概念⒉信號的發(fā)送⒊對信號的處理

二、所涉及的中斷調(diào)用⒈kill()⒉signal()⒊wait()⒋waitpid()⒌lockf()

⒈帶Linux操作系統(tǒng)的PC機⒉GCC編譯器

⒈編寫程序：用fork()創(chuàng)立兩個子進程，再用系統(tǒng)調(diào)用signal()讓父進程捕獲鍵盤上來的中斷信號（即按^c鍵）；捕獲到中斷信號后，父進程用系統(tǒng)調(diào)用kill()向兩個子進程發(fā)出信號，子進程捕獲到信號后分別輸出以下信息后終止：

Childprocess1iskilledbyparent!Childprocess2iskilledbyparent!

父進程等待兩個子進程終止后，輸出如下的信息后終止：Parentprocessiskilled!

⒉分析利用軟中斷通信實現(xiàn)進程同步的機理。

⒈編寫程序：用fork()創(chuàng)立兩個子進程，再用系統(tǒng)調(diào)用signal()讓父進程捕獲鍵盤上來的中斷信號（即按^c鍵）；捕獲到中斷信號后，父進程用系統(tǒng)調(diào)用kill()向兩個子進程發(fā)出信號，子進程捕獲到信號后分別輸出以下信息后終止：

Childprocess1iskilledbyparent!Childprocess2iskilledbyparent!

父進程等待兩個子進程終止后，輸出如下的信息后終止：Parentprocessiskilled!

⒉對軟中斷信號的處理分三種狀況進行：

（1）假使進程收到的軟中斷是一個已決定要忽略的信號，不做處理便馬上返回。

（2）進程收到軟中斷后便退出。

（3）執(zhí)行用戶設置的軟中斷處理程序。

試驗內(nèi)容的參考程序如下，請細心閱讀、調(diào)試、分析，回復下述問題：#include

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#include#include#include#include

voidwaiting(),stop();intwait_mark;intmain(){intp1,p2,stdout=1;while((p1=fork())==-1);/*創(chuàng)立子進程p1*/if(p1>0){while((p2=fork())==-1);/*創(chuàng)立子進程p2*/if(p2>0){wait_mark=1;signal(SIGINT,stop);/*接收到^c信號，轉(zhuǎn)stop*/waiting();kill(p1,16);/*向p1發(fā)軟中斷信號16*/kill(p2,17);/*向p2發(fā)軟中斷信號17*/wait(0);/*同步*/wait(0);printf(\exit(0);}else{wait_mark=1;signal(17,stop);/*接收到軟中斷信號17，轉(zhuǎn)stop*/waiting();lockf(stdout,1,0);printf(\lockf(stdout,0,0);exit(0);}}else{wait_mark=1;

signal(16,stop);/*接收到軟中斷信號16，轉(zhuǎn)stop*/

waiting();lockf(stdout,1,0);printf(\

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lockf(stdout,0,0);exit(0);}return0;}

voidwaiting(){while(wait_mark!=0);}

voidstop(){wait_mark=0;}

⒈參考程序段前面部分用了兩個wait(0)，它們起什么作用？

作用：wait(0)函數(shù)作用是等待子進程終止，父進程有兩個子進程，所以兩個wait函數(shù)。

⒉參考程序段中每個進程退出時都用了語句exit(0)，為什么？

作用：是為了讓子進程正常自我終止，正常退出。⒊參考程序的運行結(jié)果是什么？

Parentprocessiskilled!

⒋參考程序是否符合試驗要求？為什么？

不符合。原因：p1,p2都會捕獲中斷信號。對于父進程，當它捕獲到中斷信號時就會轉(zhuǎn)向指定的函數(shù)stop()；函數(shù)，之后父進程被喚醒，從被中斷處繼續(xù)執(zhí)行。對于子進程，由于沒有給它們指定的收到中斷信號后的動作，就會執(zhí)行默認的動作，終止自己。所以當我們發(fā)出中斷信號后，父進程按預計的方式正常執(zhí)行，而p1,p2自己終止了自己，所以不會有預計的結(jié)果。⒌參考程序該如何修改才能得到正確結(jié)果？

第一種方法：在fork()語句創(chuàng)立子進程之前捕獲中斷信號，既signal(SIGINT,stop);。

其次種方法：在每個子進程前添加忽略中斷信號的語句，既signal(SIGINT,SIG_IGN);。

第三種方法：開啟兩個界面，一個界面正常編譯，另一個界面執(zhí)行：

ps-a

ps-a|grepa.outkill-sINT11313

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試驗三內(nèi)存管理

⒈了解虛擬存儲技術的特點。

⒉把握請求頁式存儲管理的頁面置換算法。

3.了解頁面大小和內(nèi)存實際容量對命中率的影響。

分頁存儲管理將一個進程的規(guī)律地址空間分成若干大小相等的片，成為頁面或頁。

在進程運行過程中，若其所要訪問的頁面不在內(nèi)存而需要把他們調(diào)入內(nèi)存，但內(nèi)存已無空閑時，為了保證該進程能正常運行，系統(tǒng)必需從內(nèi)存中調(diào)出一頁程序或數(shù)據(jù)，送磁盤的對換區(qū)中。但應將哪個頁面調(diào)出，須根據(jù)一定的算法來確定。尋常，把選擇換出頁面的算法稱為頁面置換算法(PageReplacementAlgorithm)。

一個好的頁面置換算法，應具有較低的頁面更換頻率。從理論上講，應將那些以后不再會訪問的頁面換出，或?qū)⒛切┰谳^長時間內(nèi)不會再訪問的頁面調(diào)出。

⒈最正確置換算法OPT(Optimal)⒉先進先出頁面置換算法FIFO⒊最近最久未使用置換算法LRU⒋最少訪問頁面置換算法LFU⒌最近最不經(jīng)常使用算法NUR

⒈帶Linux操作系統(tǒng)的PC機。⒉GCC編譯器。

1、通過隨機數(shù)產(chǎn)生一個指令序列，共320條指令。指令的地址按下述原則生成：

?50%的指令是順序執(zhí)行的

?25%的指令是均勻分布在前地址部分?25%的指令是均勻分布在后地址部分具體的實施方法是：

?在的指令地址之間隨機選取一起點m；?順序執(zhí)行一條指令，即執(zhí)行地址為m+1的指令；

?在前地址中隨機選取一條指令并執(zhí)行，該指令的地址為

m’；

?順序執(zhí)行一條指令，其地址為m’+1；

?在后地址[m’+2,319]中隨機選取一條指令并執(zhí)行；?重復上述步驟，直到執(zhí)行320次指令。2、將指令序列變換成為頁地址流設：

?頁面大小為1K；

?用戶內(nèi)存容量為4頁到32頁；?用戶虛擬容量為32K。

在用戶虛存中，按每K存放10條指令排列虛擬地址，即320條指令在虛存

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中的存放方式為：

第0條~第9條指令為第0頁（對應虛存地址為）；第10條~第19條指令為第1頁（對應虛存地址為）；?

第310條~第319條指令為第31頁（對應虛存地址為）。按以上方式，用戶指令可組成32頁。

3、計算并輸出以下各種算法在不同內(nèi)存容量下的命中率。

?先進先出的算法（FIFO）；?最近最少使用算法（LRU）；?最正確淘汰算法（OPT）：先淘汰最不常用的頁地址；其中OPT為選作內(nèi)容。

命中率=1–頁面時效次數(shù)/頁地址流長度

在本試驗中，頁地址流長度為320，頁面失效次數(shù)為每次訪問相應指令時，該指令所對應的頁不在內(nèi)存的次數(shù)。

首先用srand()和rand()函數(shù)定義和產(chǎn)生指令序列，然后將指令序列變換成相應的頁地址流，并針對不同的算法計算出相應的命中率。

//****利用先進先出算法(FIFO)和最近最久未使用算法(LRU)****//#include#include

#include#include

#defineNULL_110000constintty=320;

intd[320];//指令序列intpage[320];//頁地址流intp[32];//內(nèi)存頁面intque;//缺頁次數(shù)

inttime[32];//記錄頁面距離上次被訪問的時間

voidcreat(intleng)//leng為內(nèi)存頁面數(shù)量{inti;que=0;for(i=0;i}

//******最近最久未使用算法

voidLRU(intleng)//leng為內(nèi)存頁面數(shù)量{

inti,j,k;

inttmax;//存time的最大值

intt;//t為要被訪問的頁面號creat(leng);//初始化內(nèi)存頁面for(i=0;i

#include#includeintmain(){FILE*fp;charch;charfname[30];printf(\scanf(\fp=fopen(fname,\if(fp==NULL){

printf(\’topenthefile!\\n\exit(0);}while((ch=getc(fp))!=EOF){putchar(ch);}

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fclose(fp);return0;}

(2)#include#includeintmain(){FILE*fp=NULL;FILE*fq=NULL;charch;fq=fopen(\fp=fopen(\開啟文件while