操作系统实验 - EP1

实验名称：进程管理

实验学时：2学时

预习报告 2021-04-28

实验原理摘要

系统调用是一种进入系统空间的办法，在OS的核心中都设置了一组用于实现各种系统功能的子程序，并将它们提供给程序员调用。程序员在需要OS提供某种服务的时候，便可以调用一条系统调用命令，去实现希望的功能，这就是系统调用。
在linux系统中，进程控制的功能是由内核的进程控制子系统实现的，并以系统调用的形式提供给用户进程或其他系统进程使用。

实验仪器

PC机
Linux (CentOS7)

实验内容及步骤

实验内容
- 编写一段程序，使用系统调用fork（）创建两个子进程。当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每个进程在屏幕上显示一个字符，父显示" parenter "，子进程分别显示“son”和“daughter”，观察记录显示结果，并分析原因
实验步骤
- 使用touch命令创建一个p.c文件
- 使用vi编辑p.c
- 编译文件 gcc p.c -o p
- 执行文件 ./p
- 反复执行源文件，观察记录显示结果，并分析原因

实验报告 2021-04-29

实验目的及要求：

加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别与联系
进一步理解并发的概念，明确并发与顺序执行的异同
熟悉进程的创建、执行、阻塞、唤醒、终止等控制方法

实验环境

PC机
VMware Workstation Pro 15.x
Linux (CentOS 7)

实验内容

编写一段程序，使用系统调用fork()创建两个子进程。当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每个进程在屏幕上显示一个字符，父显示" parenter "，子进程分别显示“son ”和“daughter ”，观察记录显示结果，并分析原因。

实验步骤

打开终端在输入命令 touch p.c
在终端输入命令使用vi编辑 vi p.c

输入以下程序代码

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main(void){
    int p1, p2;
    while((p1 = fork()) == -1);
    if(p1 == 0){
        printf("Son ");
    }else{
        while((p2 = fork()) == -1);
        if(p2 == 0){
            printf("Daughter ");
        }else{
            printf("Parenter ");
        }
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

编译源文件 gcc p.c -o p
反复执行 ./p

实验结果

观察反复执行后的输出结果, 我们可以发现程序运行结果有的是: “Parenter Son Daughter”, 有的是"Parenter Daughter Son", 结果有多种可能性。
自己本身的C语言程序是没有问题的，但是为什么会有多种输出结果？
- 对于父进程来说，除了创建两个子进程之外，还要输出"Parenter"，于是父进程和子进程需要竞争CPU用来输出字符串"Parenter"，但是CPU当前调用什么进程，就会执行什么进程。输出结果为"Parenter Son Daughter"的意思是：先运行父进程，并输出，然后子进程被创建，成为就绪队列，父进程可以运行，继续创建第二个子进程。就程序的并发性来看，是有多种输出结果的，父进程和子进程没有同步措施，因此父进程与子进程的输出内容会叠加在一起，所以父进程和子进程的输出结果是随机的。
- 对于子进程来说，因为在有三个进程时，不同的操作系统的调度算法不一样，因此也有其他的输出顺序。
- 对于Printf()函数来说，他在输出字符串的过程中不会被中断，因此，字符串内部字符顺序输出不变。但是由于进程并发运行的调度顺序和父子进程抢占CPU的问题，输出字符串的顺序和先后随着执行的不同而发生变化。

总结

通过这次上机实验，我们了解并掌握了如何在Linux操作系统下编辑、编译和运行C语言文件。
对于它的执行过程和整体的结构有一定的了解