2010810066-龚滢峰-实验二

集美大学计算机工程学院实验报告课程名称：操作系统班级：计算1013指导教师：李传目姓名：龚滢峰实验项目编号：实验二学号：2010810066实验项目名称：进程与线程——Linux进程与线程通讯实验成绩：一、目的深刻理解线程和进程的概念，掌握线程与进程在组成成分上的差别，以及与其相适应的通讯方式和应用目标。二、实验内容与设计思想1、以Linux系统进程和线程机制为背景，掌握fork()和clone()系统调用的形式和功能，以及与其相适应的高级通讯方式。由fork派生的子进程之间通过pipe通讯，由clone创建的线程之间通过共享内存通讯，对于后者需要考虑互斥问题。2、以生产者/消费者问题为例，通过实验理解fork()和clone()两个系统调用的区别。程序要求能够创建4个进程或线程，其中包括两个生产者和两个消费者，生产者和消费者之间能够传递数据。三、实验使用环境RedHatEnterpriselinux5四、实验结果1.用pipe()创建一个管道文件，然后用fork()创建两个生产进程和两个消费进程，它们之间通过pipe()传递信息。#includesys/types.h#includesys/file.h#includeunistd.hcharr_buf[4];//读缓冲charw_buf[4];//写缓冲intpipe_fd[2];pid_tpid1,pid2,pid3,pid4;intproducer(intid);intconsumer(intid);intmain(intargc,char**argv){if(pipe(pipe_fd)0){printf(pipecreateerror\n);exit(-1);}else{printf(pipeiscreatedsuccessfully!\n);if((pid1=fork())==0)producer(1);if((pid2=fork())==0)producer(2);if((pid3=fork())==0)consumer(1);if((pid4=fork())==0)consumer(2);}close(pipe_fd[0]);//需要加上这两句close(pipe_fd[1]);//否这会有读者或者写者永远等待inti,pid,status;for(i=0;i4;i++)pid=wait(&status);exit(0);}intproducer(intid){printf(producer%disrunning!\n,id);close(pipe_fd[0]);inti=0;for(i=1;i10;i++){sleep(3);if(id==1)//生产者1strcpy(w_buf,aaa\0);else//生产者2strcpy(w_buf,bbb\0);if(write(pipe_fd[1],w_buf,4)==-1)printf(writetopipeerror\n);}close(pipe_fd[1]);printf(producer%disover!\n,id);exit(id);}intconsumer(intid){close(pipe_fd[1]);printf(producer%disrunning!\n,id);if(id==1)//消费者1strcpy(w_buf,ccc\0);else//消费者2strcpy(w_buf,ddd\0);while(1){sleep(1);strcpy(r_buf,eee\0);if(read(pipe_fd[0],r_buf,4)==0)break;printf(consumer%dget%s,whilethew_bufis%s\n,id,r_buf,w_buf);}close(pipe_fd[0]);printf(consumer%disover!\n,id);exit(id);}2、测试程序#includesched.h#includepthread.h#includestdio.h#includestdlib.h#includesemaphore.hintproducer(void*args);intconsumer(void*args);pthread_mutex_tmutex;sem_tproduct;sem_twarehouse;charbuffer[8][4];intbp=0;main(intargc,char**argv){pthread_mutex_init(&mutex,NULL);sem_init(&product,0,0);sem_init(&warehouse,0,8);intclone_flag,arg,retval;char*stack;clone_flag=CLONE_VM|CLONE_SIGNAND|CLONE_FS|CLONE_FILES;inti;for(i=0;i2;i++){//创建四个线程arg=i;stack=(char*)malloc(4096);retval=clone((void*)producer,&(stack[4095]),clone_flag,(void*)&arg);stack=(char*)malloc(4096);retval=clone((void*)consumer,&(stack[4095]),clone_flag,(void*)&arg);}exit(1);}intproducer(void*args){intid=*((int*)args);inti;for(i=0;i10;i++){sleep(i+1);//表现线程速度差别sem_wait(&warehouse);pthread_mutex_lock(&mutex);if(id==0)strcpy(buffer[bp],aaa\0);elsestrcpy(buffer[bp],bbb\0);bp++;printf(producer%dproduce%sin%d\n,id,buffer[bp],bp-1);pthread_mutex_unlock(&mutex);sem_post(&product);}printf(producer%disover!\n,id);}intconsumer(void*args){intid=*((int*)args);inti;for(i=0;i10;i++){sleep(10-i);//表现线程速度差别sem_wait(&product);pthread_mutex_lock(&mutex);bp--;printf(consumer%dget%sin%d\n,id,buffer[bp],bp+1);strcpy(buffer[bp],zzz\0);pthread_mutex_unlock(&mutex);sem_post(&warehouse);}printf(consumer%disover!\n,id);}五、实验分析1、程序（1）中，消费者从管道中接收生产者发送的数据，并且和自己存储区中的数据进行比较，两者的数据是不同的，说明两个进程拥有不同的存储空间。2、程序（2）中，消费者输出存储区中的数据，并且存储区中的数据随着生产者存入的数据而发生变化，说明clone()语句通过flag的设定实现了共享内存。若在实验中除去CLONE_VM选项，将出现非预期的结果。六、实验小结在做这个实验当中，结合老师给的课件资料，以及代码步骤一步一步地运行下去。期间需要设置各种属性。clone()语句在创建进程时，可通过参数设定子进程与父进程是否共享存储空间，从而可以创建真正意义上的线程。生产者和消费者进程共享内存，从而可以通过共享内存直接交换数据。