操作系统实验报告之Linux系统下进程的创建与调度 |
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操作系统实验报告之Linux系统下进程的创建与调度
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操作系统实验报告-Linux系统下进程的创建与调度
实验一 Linux系统中进程的创建与调度算法模拟实验一、实验目的和要求三、进程创建实验：实验内容四、进程创建实验：实验步骤五、进程创建实验：代码及注释六、进程创建实验：实验结果七、进程调度实验：实验内容八、进程调度实验：实验步骤九、进程调度实验：代码及注释**改进后的代码：**十、进程调度实验：实验结果十一、实验思考
实验一 Linux系统中进程的创建与调度算法模拟实验
一、实验目的和要求
1．加深对进程概念的理解，进一步认识并发执行的实质。 2．掌握Linux 操作系统中进程的创建和终止操作。 3．掌握在Linux 操作系统中创建子进程并加载新映像的操作。 4．加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。 5. 深入理解系统如何组织进程。 6. 理解常用进程调度算法的具体实现。 三、进程创建实验：实验内容 编写一个C 程序，并使用系统调用fork(）创建一个子进程。要求如下： 1、 在子进程中分别输出当前进程为子进程的提示、当前进程的PID 和父进程的PID 、根据用户输入确定当前进程的返回值、退出提示等信息； 2、在父进程中分别输出当前进程为父进程的提示、当前进程的PID 和子进程的PID 、等待子进程退出后获得的返回值、退出提示等信息。 编写另一个C 程序，使用系统调用fork(）以创建一个子进程，并使用这个子进程调用exec 函数族以执行系统命令ls 。 四、进程创建实验：实验步骤（1）在根目录下用vi命令创建一个test1_1.c文件 进行程序编辑 （2）输入gcc test1_1.c -o test1_1，将test1_1.c文件编译输出成test1_1文件 （4）运行可执行文件并输出程序运行结果 输入ls，发现目录下多了一个test1_1文件 再输入./ test1_1，即可运行该文件，并得到输出结果 （5）用vi命令创建test1_2.c文件，并编辑 （6）gcc编译test1_2.c为test1_2，并输入./ test1_2运行文件，得到结果 五、进程创建实验：代码及注释实验一第一问 #include #include #include #include #include #include int main(){ pid_t haizi; /*存储子进程的pid*/ int retval; /*用户提供的子进程返回值*/ int status; /*父进程的子进程退出状态*/ /*创建新的进程*/ haizi = fork(); if (haizi >= 0) { if (haizi == 0) { printf("haizi:I am the haizi process\n"); printf("haizi:My PID is %d\n",getpid()); /*输出当前进程的pid*/ printf("haizi:My fuqin's PID is %d\n",getppid()); /*输出当前父进程的pid*/ printf("haizi:The value of fork return is %d\n",haizi); printf("haizi:Sleep for one second...\n"); sleep(1); //让当前进程睡眠1s printf("haizi:Enter an exit value (0~255): "); scanf("%d",&retval); printf("haizi:Goodbye! \n"); exit(retval); /*子进程退出，退出值为用户提供的返回值*/ } else { printf("fuqin:I am the fuqin process!\n"); printf("fuqin:My PID is %d\n",getpid()); printf("fuqin:The value of my haizi's PID is %d\n", haizi); printf("fuqin:I will now wait for my haizi to exit.\n"); wait(&status); printf("fuqin:haizi's exit code is %d\n",WEXITSTATUS(status));/*输出子进程的返回值*/ printf("fuqin:Goodbye!\n"); exit(0); /*父进程退出*/ } } else { perror("fork error !\n"); /*显示错误信息*/ exit(0); } return 0; }实验一第二问 #include #include #include #include #include #include int main() { int rtn; /*子进程的返回值*/ if (fork() == 0) { /*The son process execution this process */ execlp("/bin/ls","ls -al",(char *)0); exit(21); /*显示打印失败信息*/ } else { /*父进程等待子进程结束并打印子进程返回值*/ wait(&rtn); printf("child process return %d\n", rtn); } return 0; } 六、进程创建实验：实验结果实验一第一问 首先在主程序中通过 forkO 创建子进程，并根据fork(）的返回值确定所处的进程是子进程还是父进程，然后分别在子进 程和当前进程（父进程）中调用 getpidO getppid(）、 wait(）等函数 实验一第二问 编写C 程序，模拟实现单处理器系统中的进程调度算法，实现对多个进程的模拟调度，要求采用常见的进程调度算法（如先来先服务、时间片轮转和优先级等调度算法）进行模拟调度。 八、进程调度实验：实验步骤开始运行程序后，出现三个算法选择：1.优先级调度算法；2.先来先服务算法；3.时间轮转算法，选择其中任意一个算法之后，提示输入进程的个数，进程的名称，进程的优先级，进程的运行时间 每个进程的状态可以是就绪W（Wait）、运行R（Run）、或阻塞B（Block）三种状态之一。 每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列、阻塞队列以及各个进程的PCB，以便进行检查。重复以上过程，直到所要进程都完成为止。 输入完成后开始调度 1） 优先级调度算法 每个进程的状态可以是就绪W（Wait）、运行R（Run）、或阻塞B（Block）三种状态之一。 每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列、阻塞队列以及各个进程的PCB，以便进行检查。重复以上过程，直到所要进程都完成为止。进程的相关参数即运行时间、I/O需求等自行设定。 实现动态优先级调度算法：可指定进程的初始优先级(优先级与优先数成反比，优先级最高为0)，优先级改变遵循下列原则：进程在就绪队列中每停留一个时间片，优先级加1，进程每运行一个时间片，优先级减3。(说明：本算法在优先级相同的情况下，选择到达时间早的进程进行运行) 2） 先来先服务算法 每个进程的状态可以是就绪W（Wait）、运行R（Run）、或阻塞B（Block）三种状态之一。 每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列、阻塞队列以及各个进程的PCB，以便进行检查。重复以上过程，直到所要进程都完成为止。进程的相关参数即运行时间、I/O需求等自行设定。 3） 时间片轮转算法 进程调度程序总是选择就绪队列中第一个进程，允许其占有处理机一个时间片的时间。当执行的时间片用完时，调度程序便停止该进程的执行，并将它送就绪队列的末尾，等待分配下一时间片再执行。然后把处理机分配给就绪队列中新的队首进程，同时也让它执行一个时间片。这样就可以保证就绪队列中的所有进程，在一给定的时间内，均能获得一时间片处理机执行时间。 九、进程调度实验：代码及注释改进后的代码： #include #include // 定义进程控制块PCB struct pcb { char name[10]; char state;//进程状态 int super;//优先级 int ntime;//需要时间 int rtime;//已经执行时间 struct pcb* link; }*ready = 0, * p; typedef struct pcb PCB; int runningTime = 0; //求进程数 int PCB_Len() { int pcb_len = 0; PCB* pr = ready; while (pr != 0) { pcb_len++; pr = pr->link; } return pcb_len; } //建立对进程进行最高优先级调度算法，同级条件下进行先来先服务算法函数 void sort() { PCB* temp; p->super -= 1; temp = ready; if (temp != 0) { if (p->super > temp->super) {//插入队首 p->link = ready; ready = p; } else { while (temp != 0) { if (temp->link == 0) {//插入队尾 temp->link = p; break; } if (p->super > temp->link->super) { p->link = temp->link; temp->link = p; break; } temp = temp->link; } } } else { ready = p; } } //连接pcb void linkpcb() { PCB* first; if (ready == 0) {//插入队首 p->link = ready; ready = p; } else {//按从大到小插入到合适位置 first = ready; if (p->super > first->super) { //插入到队首 p->link = first; ready = p; } else { while (first->link != 0 && p->super link->super) { first = first->link; } if (first->link != 0) { p->link = first->link; first->link = p; } else { first->link = p; p->link = 0; } } } } // 建立进程控制块输入函数 void input() { int i, num; printf("请输入即将运行的进程总数目："); scanf("%d", &num); for (i = 0; i < num; i++) { p = (PCB*)malloc(sizeof(PCB));//申请空间，指针 if (p == 0) { printf("内存分配不成功！\n"); } else { printf("\n请输入第%d个进程名称:", i + 1); scanf("%s", p->name); printf("请输入第%d个进程的优先级：", i + 1); scanf("%d", &p->super); printf("请输入第%d个进程运行时间:", i + 1); scanf("%d", &p->ntime); p->rtime = 0; p->state = 'W'; p->link = 0; linkpcb(); } } } //建立进程显示函数,用于显示当前进程 void disp(PCB* pr) { printf("Name\tState\tSuper\tNTime\tRunTime\n"); printf("%s\t", pr->name); printf("%c\t", pr->state); printf("%d\t", pr->super); printf("%d\t", pr->ntime); printf("%d\t\n", pr->rtime); } //建立函数查看进程 void check() { PCB* temp; printf("\n **** 当前正在运行的进程是:%s\n", p->name); //显示当前运行进程 disp(p); temp = ready; printf("\n ****当前就绪队列状态为:\n"); //显示就绪队列状态 if (temp == 0)printf("\n 就绪队列为空。\n "); while (temp != 0) { disp(temp); temp = temp->link; } free(temp); } //建立进程就绪函数(进程运行时间到,置运行状态) void running() { if (p->rtime == p->ntime) {//进程已完成 printf("\n 进程 [%s] 已完成.\n", p->name); } else { sort(); //调用sort函数 } } //先来先服务和时间片轮转算法的连接pcb void linkpcb_r() { PCB* first; if (ready == 0) {//插入队首 p->link = ready; ready = p; } else {//按先后顺序插入到合适位置 first = ready; while (first->link != 0 ) { first = first->link; } first->link = p; p->link = 0; } } //先来先服务算法的输入 void input_f() { int i, num; printf("请输入即将运行的进程总数目："); scanf("%d", &num); for (i = 0; i < num; i++) { p = (PCB*)malloc(sizeof(PCB));//申请空间，指针 if (p == 0) { printf("内存分配不成功！\n"); } else { printf("\n请输入第%d个进程名称:", i + 1); scanf("%s", p->name); printf("请输入第%d个进程的优先级：", i + 1); scanf("%d", &p->super); printf("请输入第%d个进程运行时间:", i + 1); scanf("%d", &p->ntime); p->rtime = 0; p->state = 'W'; p->link = 0; linkpcb_r(); } } } //先进先出算法的查看进程 void check_f(PCB* temp) { printf("\n **** 当前正在运行的进程是:%s\n", temp->name); //显示当前运行进程 disp(temp); printf("\n ****当前就绪队列状态为:\n"); //显示就绪队列状态 if (temp->link == 0)printf("\n 就绪队列为空。\n "); while (temp->link != 0) { disp(temp->link); temp = temp->link; } } //建立先来先服务算法函数 int running_f(int n) { PCB* temp; temp = ready; while (temp!= 0 &&temp->rtimentime) { printf("\n\nThe execute number:%d\n", ++n); temp->state = 'R'; check_f(temp); temp->rtime += 1;//运行时间加1； if (temp->rtime == temp->ntime) {//进程已完成 printf("\n 进程 [%s] 已完成.\n", temp->name); } } return n; } //时间片轮转算法查看进程 void check_r(PCB* temp,PCB* temp1) { int flag=0; printf("\n **** 当前正在运行的进程是:%s\n", temp->name); //显示当前运行进程 disp(temp); printf("\n ****当前就绪队列状态为:\n"); //显示就绪队列状态 while (temp1 != 0 ) { if(temp1->ntime!=temp1->rtime && temp1!=temp) { disp(temp1); flag=1; } temp1 = temp1->link; } if (flag == 0)printf("\n 就绪队列为空。\n "); } //建立时间片轮转算法函数 int running_r(int n) { PCB* temp; PCB* temp1; temp = ready; temp1=ready; while (temp!=0) { if(temp->rtimentime) { printf("\n\nThe execute number:%d\n", ++n); temp->state = 'R'; check_r(temp,temp1); temp->rtime += 1;//运行时间加1 } if(temp->rtime == temp->ntime) {//进程已完成 printf("\n 进程 [%s] 已完成.\n", temp->name); } temp=temp->link; } return n; } //时间片轮转算法输入 int input_r() { int i, num,k=0; printf("请输入即将运行的进程总数目："); scanf("%d", &num); for (i = 0; i < num; i++) { p = (PCB*)malloc(sizeof(PCB));//申请空间，指针 if (p == 0) { printf("内存分配不成功！\n"); } else { printf("\n请输入第%d个进程名称:", i + 1); scanf("%s", p->name); printf("请输入第%d个进程的优先级：", i + 1); scanf("%d", &p->super); printf("请输入第%d个进程运行时间:", i + 1); scanf("%d", &p->ntime); p->rtime = 0; p->state = 'W'; p->link = 0; linkpcb_r(); if(p->ntime>k) { k=p->ntime; } } } return k; } int main() { int len, h = 0; int k,a=0; printf("***请选则调度算法***\n"); printf("1.优先度调度算法\n"); printf("2.先进先出调度算法\n"); printf("3.时间片轮转调度算法\n"); scanf("%d",&a); switch (a) { case 1: input();//输入进程 len = PCB_Len(); while ((len != 0) && (ready != 0)) { printf("\n\nThe execute number:%d\n", ++h); p = ready; ready = p->link; p->link = 0; p->state = 'R'; check();//查看进程 p->rtime += 1;//运行时间加1； p->state = 'W';//置为就绪状态 running(); } break; case 2: input_f();//输入进程 len = PCB_Len(); while ((len != 0) && (ready != 0)) { h=running_f(h) ; p = ready; ready = p->link; } case 3: k=input_r();//输入进程 for(int i=0;i |
图1.1 进程创建的运行结果
图1.2 进程调用 exec 函数族以执行系统命令 ls【本文地址】
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