1、操作系统第二次实验实验一 *题目实验日期：2012-11-2(1) 实验任务：掌握进程的概念(2) 掌握系统调用（3）设计程序，实现结果的不可再现性；使用同步原语，实现结果的可再现性（4）设计程序，对系统的进程数目进行压力测试，对运行时间进行监控实验原理：1.进程是操作系统结构的基础；是一个正在执行的程序；计算机中正在运行的程序实例；可以分配给处理器并由处理器执行的一个实体；由单一顺序的执行显示，一个当前状态和一组相关的系统资源所描述的活动单元。进程是一个具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。它可以申请和拥有系统资源，是一个动态的概念，是一个活动的实体。它不只是程序的代码，还包括当
2、前的活动，通过程序计数器的值和处理寄存器的内容来表示。2.程序在并发执行时，由于失去了封闭性，也将导致其再失去可再现性。程序顺序执行，只要程序执行时的环境和初始条件相同，当程序重复执行时，不论它是从头到尾不停顿地执行，还是“停停走走”地执行，都将获得相同的结果。3压力测试是测试系统在非正常的、超负荷的条件下的运行情况 ，用来评估在超越最大负载的情况下系统将如何运行，考验系统在正常的情况下对某种负载强度的承受能力 。压力测试就是一种破坏性的测试。压力测试是在一种需要反常数量、频率或资源的方式下运行系统，用以判断系统的稳定性和可靠性。4.简单的系统调用（1）fork()；当fork()函数返回值为
3、0时，子进程成功创建，以下为子进程作用域（2）syscall(SYS_getpid)；调用系统函数syscall(),返回当前进程号（3）getpid()；调用系统函数getpid(),返回当前进程号（4）execl( )；头文件：#include 原型：int execl(const char *path, const char *arg, .);函数说明：execl()用来执行参数path字符串所代表的文件路径， 接下来的参数代表执行该文件时传递的argv0,argv1.是后一个参数必须用空指针NULL作结束返回值：成功则不返回值， 失败返回-1，失败原因存于errno中实验源程序： 1.
4、创建进程： #include /对于此程序而言此头文件用不到 #include #include int main(int argc, char * argv ) int pid = fork(); if (pid 0) printf(error!); else if( pid = 0 ) printf(This is the child process!); else printf(This is the parent process! child process id = %d, pid); return 0; 2程序的不可再现性：#includeint main(int argc,cha
5、r *argv) printf(Thead %s has start!n ,argv1); sleep(3); printf(Thread %s endedn,argv1);return(0);$cat ecp1.c#include#include#include#includevoid main() int *status; char *f=./tc_print; /*要执行的程序名*/ char *argv13,*argv23,*argv33,*argv43; /*执行程序所需的参数*/ argv10=./tc_print; argv11=1; argv12=0; /*参数结束的标志*/a
6、rgv20=./tc_print; argv21=2; argv22=0; argv30=./tc_print; argv31=3; argv32=0; argv40=./tc_print; argv41=4; argv42=0; if(fork()=0) /*创建进程*/ execvp(f,argv1); /*执行程序*/ sleep(1); execvp(f,argv2); sleep(1); else if(fork()=0) /*创建进程*/ execvp(f,argv3); sleep(1); else wait(status); execvp(f,argv3); sleep(1);
7、 printf(End program!n);3.实现程序结果的可再现性： #include int n=0;int status; /改动地点void pp() n+; if(n=10)return; wait(&status); /改动地点 wait系统调用会使父进程阻塞直到一个子进程结束 if(fork()=0) printf(%d,n); for(n=0;n1000000;n+) ; else pp();int main() int i; for(i=0;i3;i+) pp(); printf(n); return 0;3.用信号量semget（）、semctl（）、semop（）实现
8、进程同步： #include#include#include#include#include#include#include#include#define SEMKEY (key_t)0x200typedef union _senum int val; struct semid_ds *buf; ushort *array;semun;static int semid;struct sembuf p1=0,-1,0;/第一个是索引量,第二个-1是p操作，1是v操作。struct sembuf v1=0,1,0;int initsem() /*信号量初始化*/ semun x; x.val=0;
9、 /用于付信号量初值 if(semid=semget(SEMKEY,1,0600|IPC_CREAT|IPC_EXCL)=-1)/创建信号量集,1为信号量集的中信号的个数 /1为信号量集中信号量个数 if(errno=EEXIST) /已经存在,则获得ID号. semid=semget(SEMKEY,1,0); if(semctl(semid,0,SETVAL,x)=-1) 0索引号, 设置初值,x为初值 perror(semctl failedn); return(-1); return(semid); main() /*主操作*/ int i=0,semid; int j; semid=i
10、nitsem(); if(fork()=0) semop(semid,&p1,1);/*p操作*/ for(j=0;j1000;j+) printf(reader1 %d n,2*j+1); sleep(1); printf(reader1 finish!n); else if(fork()=0) for(i=0;i1000;i+) printf(reader2 %d n,2*i); sleep(1); printf(reader2 finish!n); semop(semid,&v1,1); 4.创建进可能多的进程，得到这个数目的极限，进程启动后可以进入死循环：#include #inclu
11、de #include #include #define MAXPRO 50 /此处定义估计最大的进程数，可以设为很大#define SELLP 10000int main(void)long max=0;pid_t pid,pidsMAXPRO+1;long i,l=0;for (max=1;maxMAXPRO;max+) pid=fork(); /不断创建进程 if (pid0) printf(nFork process %d %d:,pid,max); pidsmax=pid; else while(1) l+; /进入死循环 for (i=1;imax;i+) if(kill(pids
12、i,SIGKILL)0) /程序结束时将所有创建的进程强制关闭 printf(nProcess %d cannot kill!,pidsi); else printf(nProcess %d have been kill!,pidsi);printf(nThe max processes number is :%dn,max); /输出最大值return 1;5.递归创建200个进程，记录总体创建的起始时间和结束时间，最后求创建单个线程的平均时间： #include #include #include #include #include #include #define MAXPRO 200
13、/创建200个进程#define SELLP 10000#define TESTTIME 10long max=0,l=0;void myfork() /递归函数pid_t pid;int status;/if (max=MAXPRO) exit(1);max+;pid=fork(); /递归创建进程if (pid0) waitpid(pid,&status,0); /等待子进程结束 if (max=MAXPRO) exit(1); myfork(); exit(1); int main(void)long ave=0;time_t time1;struct tm *t1,*t2;pid_t
14、pid,pidsMAXPRO+1;long i,ti;int status;struct timeval tv1TESTTIME,tv2TESTTIME;struct timezone tz;for (l=0;lTESTTIME;l+) /做十组测试max=0;gettimeofday (&tv1l,&tz); /记录开始时间myfork();gettimeofday (&tv2l,&tz); /记录结束时间for(l=0;lTESTTIME;l+) /计算输出printf(nRound %d :The star time is %ds%dus n,l+1, tv1l.tv_sec,tv1l.
15、tv_usec);printf(Round %d :The end time is %ds%dus n, l+1,tv2l.tv_sec,tv2l.tv_usec);ti=(tv2l.tv_sec-tv1l.tv_sec)*1000000+(tv2l.tv_usec-tv1l.tv_usec);printf(Round %d :All time is %d usn,l+1,ti);ave+=ti/MAXPRO;printf(Round %d :The average time is %dus n, l+1,ti/MAXPRO);printf(Last the average time is %dus n,ave/TESTTIME);return 1;实验结果：
