操作系统实验报告.docx

1、操作系统实验报告操作系统实验报告实验三 一个进程启动另一个程序的执行【实验目的】 在 Linux 环境系统中， execve 系统调用用于执行一个程序（可执行二进制文件或脚本）。exec 函数家族，包括 execl、execlp、execle、execv、execvp，是 execve 系统调用的前端。本实验要求学生学习在一个进程中启动另一个程序执行的基本方法，了解 execve 系统调用和 exec 函数家族的使用方法。【实验内容】（一）初步认识“在一个进程中启动另一个程序的执行”。1、编辑一个源程序 dummy.c，并编译为可执行程序 dummy。/ dummy.c#include #in

2、clude #include #include int main(int argc, char *argv) int result; printf(nYou are now in a running program %s. n, argv0); printf(My PID is %d. My parents PID is %d.n, getpid(), getppid(); printf( Please input an integer (0-255), which will be returned to my parent process:n); scanf(%d, &result); pr

3、intf(Goodbye.nn); return (result &0377);2、再编辑一个源程序 exec_test.c，并编译为可执行程序 exec_test。/ exec_test.c#include #include #include #include #include #include int main(int argc, char *argv) int result; result = fork(); if (result 0) perror(Failed to create child); exit(1); else if (result = 0) / Child 1 char

4、 *cmd = ./dummy; printf(Child processs PID is %d. My parents PID is %d.n, getpid(), getppid(); printf(Child process is about to execute %snn, cmd); result = execlp(cmd, cmd, NULL); if (result = - 1) perror(In child process, failed to exec a program); exit(0); else / parent int status; printf(Parent

5、processs PID is %d.n, getpid(); printf(Parent process is waiting . n); wait(&status); printf( In parent process, status = 0x%x, WEXITSTATUS(status) = %d (i.e. 0x%x)n, status, WEXITSTATUS(status), WEXITSTATUS(status); return (EXIT_SUCCESS);3、先执行 dummy，观察、分析执行结果；然后执行程序 exec_test，观察、分析执行结果。（注意，两个可执行程序都

6、在当前目录下）（二）实现一个简单的命令解释外壳（Shell）。1、基本功能：（1）从标准输入读取一行字符串，其中包含欲执行的命令和它的命令行参数（如果有的话）。提示：需要将输入的一行字符串进行拆分，以空格、制表符（t）作为分隔符，分解为命令、命令行参数（零个或多个）。如果用户输入的命令是“quit”，则退出执行。（2）创建一个子进程。（3）在子进程中，执行在（1）读入的命令，如果有命令行参数，也要传递。（4）在父进程中，等待子进程结束，然后打印子进程的返回值。（5）在父进程中，控制转移至（1）。【实验要求】 按照要求编写程序，放在相应的目录中，编译成功后执行，并按照要求分析执行结果，并写出实验

7、报告。【实验设计】dummy程序：结果显示了该进程的PID和父进程的PID，并且将一个值返回给了父进程。exec_test程序：在子进程中键入的数值返回了父进程，并显示了出来（19）.实现一个简单的命令解释外壳（Shell）源代码：/example#include#include#include#include#include#include#includeint main() int pid; int rtn; /子进程的返回值 int exec_errorno; char command256; char * p; char * q; char *c20; int i=0,j=0; whi

8、le(1) / 从 终端 读取要执行的 命令 printf(); command0=0; p= fgets(command,256,stdin); if (p= NULL) perror(Error in fgets().); exit(-1); /Delete the last char (new line) in the string returned by fgets() commandstrlen(command)-1 = 0; p=command; q=p; /Quit if user inputs quit if (!strcmp(command,quit) break; /Cre

9、ate a child process to execute command pid = fork(); if (pid0) perror(Failed while calling fork.); exit(-1); else if(pid = 0) /子进程 执行此命令 for(;) ci=strtok(p, ); if(ci=NULL) break; i+; p=NULL; p=c0; for(j=0;ji;j+) printf(%s n,cj); exec_errorno = execvp(p,c); /如果 exec 函数返回，表明没有正常执行命令 /只有在这种情况下， 才会执行下面的

10、打印错误信息 perror(command); exit(exec_errorno); else /父进程，等待子进程结束，并打印子进程的返回值 wait(&rtn); printf(n Value returned from child process, rtn =%dn,rtn); printf(WEXITSTATUS(rtn) = %dn,WEXITSTATUS(rtn); return 0; 【实验测试结果及分析】此程序通过对execvp()函数的调用，使得通过输入命令被执行。输入的命令用fgets()存入command字符串中，然后反复调用strtok()函数，分割所得字符串，达到将

11、命令分割的目的，使得多命令行参数得以实现。【运行结果】【收获及体会】实验指导书在实验调试和分析的过程中，我越来越懂得自学能力和自我独立解决问题的重要性。在以后的实验和学习中，我会不断的加强对这方面的训练。【参考资料】实验指导书实验五 线程间的互斥与同步【实验目的】理解 POSIX 线程（Pthread）互斥锁和 POSIX 信号量机制，学习它们的使用方法；编写程序，实现多个 POSIX 线程的同步控制。【实验内容】创建 4 个 POSIX 线程。其中 2 个线程(A 和 B)分别从 2 个数据文件(data1.txt 和 data2.txt)读取 10 个整数. 线程 A 和 B 把从文件中读

12、取的逐一整数放入一个缓冲池. 缓冲池由 n 个缓冲区构成（n=5，并可以方便地调整为其他值），每个缓冲区可以存放一个整数。另外 2 个线程，C 和 D，各从缓冲池读取 10 数据。线程 C、D 每读出 2 个数据，分别求出它们的和或乘积，并打印输出。提示：（1）在创建 4 个线程当中，A 和 B 是生产者，负责从文件读取数据到公共的缓冲区，C 和 D 是消费者，从缓冲区读取数据然后作不同的计算（加和乘运算）。使用互斥锁和信号量控制这些线程的同步。不限制线程 C 和 D 从缓冲区得到的数据来自哪个文件。（2）在生产者线程中，确保从文件读出数据以后，再去“生产”。在开始设计和实现之前，务必认真阅读

13、下列内容： 课本 6.8.4 节； 讲义（课堂 PPT）中关于“生产者-消费者问题”的部分； 课本第 6 章后面的编程项目生产者-消费者问题。【实验要求】 按照要求编写程序，放在相应的目录中，编译成功后执行，并按照要求分析执行结果，并写出实验报告。【实验设计】#include #include #include #include #include #define NUM_THREADS 5int buffer5;int in = 0; /写入标识int out = 0; /读取标识pthread_mutex_t mutex2in, mutex2out;sem_t wri, rea;void *

14、write1(void *arg) FILE *fp1 = fopen(data1.txt, r); int w1; int i1 = 0; for (i1 = 0; i1 10; i1+) /P（写资源） sem_wait(&wri); /从文件中读取一个文件 if (fscanf(fp1, %d, &w1) ; else printf(Im the pthread write1,I cant read a num from data1.txt.n); exit(1); /放入缓存对应位置 /加 in 锁 pthread_mutex_lock(&mutex2in); bufferin = w

15、1; in = (in + 1) % NUM_THREADS; /解 in 锁 pthread_mutex_unlock(&mutex2in); /V(读资源) sem_post(&rea); /线程结束 fclose(fp1); pthread_exit(NULL);void *write2(void *arg) int w2; FILE *fp2 = fopen(data2.txt, r); int i2 = 0; for (i2 = 0; i2 10; i2+) /P（写资源） sem_wait(&wri); /从文件中读取一个文件 if (fscanf(fp2, %d, &w2) ;

16、else printf(Im the pthread write1,I cant read a num from data1.txt.n); exit(1); /放入缓存对应位置 /加 in 锁 pthread_mutex_lock(&mutex2in); bufferin = w2; in = (in + 1) % NUM_THREADS; /解 in 锁 pthread_mutex_unlock(&mutex2in); /V(读资源) sem_post(&rea); /线程结束 fclose(fp2); pthread_exit(NULL);void *plus(void *arg) /加

17、进程 int a1, b1, c1; int p = 0; for (p = 0; p 5; p+) /P(读资源) sem_wait(&rea); /从缓冲中读取一个文件 /加 out 锁 pthread_mutex_lock(&mutex2out); a1 = bufferout; out = (out + 1) % NUM_THREADS; /解 out 锁 pthread_mutex_unlock(&mutex2out); /V（写资源） sem_post(&wri); /P(读资源) sem_wait(&rea); /加 out 锁 pthread_mutex_lock(&mutex

18、2out); /从缓冲中读取一个文件 b1 = bufferout; out = (out + 1) % NUM_THREADS; /解 out 锁 pthread_mutex_unlock(&mutex2out); c1 = a1 + b1; /计算求 和 并且输出到屏幕 printf(Im the pthread of plusing,this is my result:t %d + %d = %d. n, a1, b1, c1); /V（写资源） sem_post(&wri); /线程结束 pthread_exit(NULL);void *mult(void *arg) /乘进程 int

19、 a2, b2, c2; int p = 0; for (p = 0; p 5; p+) /P(读资源) sem_wait(&rea); /加 out 锁 pthread_mutex_lock(&mutex2out); /从缓冲中读取一个文件 a2 = bufferout; out = (out + 1) % NUM_THREADS; /解 out 锁 pthread_mutex_unlock(&mutex2out); /V（写资源） sem_post(&wri); /P(读资源) sem_wait(&rea); /加 out 锁 pthread_mutex_lock(&mutex2out);

20、 /从缓冲中读取一个文件 b2 = bufferout; out = (out + 1) % NUM_THREADS; /解 out 锁 pthread_mutex_unlock(&mutex2out); c2 = a2 * b2; /计算求 积 并且输出到屏幕 printf( Im the pthread of multiplying,this is my result:t %d * %d = %d. n, a2, b2, c2); /V（写资源） sem_post(&wri); /线程结束 pthread_exit(NULL);int main() /互斥锁初始化 pthread_mute

21、x_init(&mutex2in, NULL); pthread_mutex_init(&mutex2out, NULL); pthread_t A, B, C, D; int err; /信号量初始化 sem_init(&wri, 0, 5); sem_init(&rea, 0, 0); /创建线程1 err = pthread_create(&A, NULL, write1, NULL); if (err != 0) printf(cant create myThread1:%sn, strerror(err); /创建线程2 err = pthread_create(&B, NULL,

22、write2, NULL); if (err != 0) printf(cant create myThread2:%sn, strerror(err); /稍微延迟 sleep(0.1); /创建线程3 err = pthread_create(&C, NULL, plus, NULL); if (err != 0) printf(cant create myThread3:%sn, strerror(err); /创建线程4 err = pthread_create(&D, NULL, mult, NULL); if (err != 0) printf(cant create myThre

23、ad4:%sn, strerror(err); pthread_join(A, NULL); pthread_join(B, NULL); pthread_join(C, NULL); pthread_join(D, NULL); return 0;【收获及体会】在完成上次实验时，我在网上找到了一片相关文章，里面稍有提及互斥锁的知识，当时我粗略看了一下。没想到这次试验的主体内容就是使用互斥锁和信号量。简而言之，互斥锁是对互斥资源进行限制访问，以防止不同线程（进程）同时对某个资源进行访问，而导致资源的状态不明，出乎意料，用来实现互斥的。进而在使用共有资源时，例如本题中的标识量in,out时候，就需要加锁和解锁，以达到在访问in,out时候，只有某一个线程访问此资源，就不会导致资源的状态混乱。而信号量是用于实现进程同步的，一般是为了使若干线程（进程）之间运行先后有序。本例中，读取线程一定要在计算线程之前，因而使用信号量，来控制线程之间的先后顺序。通过本次实验，我也复习了之前学过的一些C语言知识。包括文件的读取与写入，线程的创建与结束等。这次实验很有意义，我收获很多。【参考资料】实验指导书