操作系统linux版实验报告

1操作系统实验报告(Linux版)网络142潘豹1429992实验一观察Linux进程状态一、实验目的在本实验中学习Linux操作系统的进程状态，并通过编写一些简单代码来观察各种情况下，Linux进程的状态，进一步理解进程的状态及其转换机制。二、实验环境硬件环境：计算机一台，局域网环境；软件环境：LinuxUbuntu操作系统，gcc编译器。（四）查看“不可中断阻塞”状态（D）创建一个C程序，如uninter_status.c，让其睡眠30s代码：#includeunistd.h#includestdio.hintmain(){inti=0,j=0,k=0;for(i=0;i1000000;i++){for(j=0;j1000000;j++){k++;k--;}}}实验结果:（二）查看“暂停”状态（T）运行run_status进程，其进入R状态：代码同上:（三）查看“可中断阻塞”状态（S）创建一个C程序，如interruptiblie_status.c，让其睡眠30s编译链接，后台运行该程序（后接&符号），并使用ps命令查看运行状态代码:#includeunistd.h#includestdio.hintmain()3{sleep(30);return;}实验结果:（四）查看“不可中断阻塞”状态（D）创建一个C程序，如uninter_status.c，让其睡眠30s编译链接，后台运行该程序（后接&），并使用ps命令查看运行状态代码:#includeunistd.h#includestdio.hintmain(){if(vfork()==0){sleep(300);return;}}实验结果：（五）查看“僵尸”进程（Z）创建一个C程序，如zombie_status.c，在其中创建一个子进程，并让子进程迅速结束，而父进程陷入阻塞编译链接，后台运行该程序（后接&），并使用ps命令查看运行状态（30s内）代码：#includeunistd.h#inclduestdio.h4intmain(){if(fork()){sleep(300);}}实验结果：实验二观察Linux进程/线程的异步并发执行一、实验目的通过本实验学习如何创建Linux进程及线程，通过实验，观察Linux进程及线程的异步执行。理解进程及线程的区别及特性，进一步理解进程是资源分配单位，线程是独立调度单位。二、实验环境硬件环境：计算机一台，局域网环境；软件环境：LinuxUbuntu操作系统，gcc编译器。三、实验内容和步骤1、进程异步并发执行编写一个C语言程序，该程序首先初始化一个count变量为1，然后使用fork函数创建两个子进程，每个子进程对count加1后，显示“Iamson,count=x”或“Iamdaughter,count=x”,父进程对count加1之后，显示“Iamfather,count=x”,其中x使用count值代替。最后父进程使用waitpid等待两个子进程结束之后退出。编译连接后，多次运行该程序，观察屏幕上显示结果的顺序性，直到出现不一样的情况为止，并观察每行打印结果中count的值。代码：#includeunistd.h#includestdio.hintmain(){5pid_tson_pid,daughter_pid;intcount=1;son_pid=fork();if(son_pid==0){count++;printf(iamson,count=%d\n,count);}else{daughter_pid=fork();if(daughter_pid==0){count++;printf(iamdaughter,count=%d\n,count);}else{count++;printf(iamfather,count=%d\n,count);waitpid(son_pid,NULL,0);waitpid(daughter_pid,NULL,0);}}}2、线程异步并发执行编写一个C语言程序，该程序首先初始化一个count变量为1，然后使用pthread_create函数创建两个线程，每个线程对count加1后，显示“Iamson,count=x”或“Iamdaughter,count=x”,父进程对count加1之后，显示“Iamfather,count=x”,其中x使用count值代替。最后父进程使用pthread_join等待两个线程结束之后退出。6编译连接后，多次运行该程序，观察屏幕上显示结果的顺序性，直到出现不一样的情况为止，并观察每行打印结果中count的值。代码：#includeunistd.h#includestdio.h#includepthread.hvoid*daughter(void*num){int*a=(int*)num;*a+=1;printf(iamdaughter,count=%d\n,*a);}void*son(void*num){int*a=(int*)num;*a+=1;printf(iamson,count=%d\n,*a);}intmain(){pthread_tson_tid,daughter_tid;intcount=1;pthread_create(&son_tid,NULL,son,&count);pthread_create(&daughter_tid,NULL,daughter,&count);count++;printf(iamparent,count:=%d\n,count);pthread_join(son_tid,NULL);pthread_join(daughter_tid,NULL);return0;}实验结果：7实验三使用信号量进行互斥与同步一、实验目的本实验介绍在Linux中使用信号量进行进程同步、互斥的方法。读者可以通过实验进一步理解进程间同步与互斥、临界区与临界资源的概念与含义，并学会Linux信号量的基本使用方法。二、实验环境硬件环境：计算机一台，局域网环境；软件环境：LinuxUbuntu操作系统，gcc编译器。三、实验内容和步骤三、实验内容和步骤（一）参考：POSIX以及SystemVSystemV：Unix众多版本中的一支，最初由AT&T定义，目前为第四个版本，其中定义了较为复杂的API。POSIX：PortableOperatingSystemInterface，IEEE为了统一Unix接口而定义的标准，定义了统一的API接口。Linux即支持SystemAPI，又支持POSIXAPI（二）实验步骤step1：通过实例查看不使用互斥时的情况(假设文件命名为no_sem.c)编译链接，同时运行两个进程，显示结果代码：#includestdio.h#includestdlib.hintmain(intargc,char*argv[]){charmessage='x';inti=0;if(argc1){message=argv[1][0];8}for(i=0;i10;i++){printf(%c,message);fflush(stdout);sleep(rand()%3);printf(%c,message);fflush(stdout);sleep(rand()%2);}sleep(10);exit;}实验结果：step2：使用信号量来对临界资源进行互斥(假设文件命名为with_sem.c)编译链接，同时运行两个进程。观察X和O的出现规律，并分析原因。代码：#includestdio.h#includestdlib.h#includesys/types.h#includesys/ipc.h#includesemaphore.h#includefcntl.h#includesys/stat.hintmain(intargc,char*argv[]){charmessage='x';inti=0;if(argc1){message=argv[1][0];}sem_t*mutex=sem_open(mysem,O_CREAT,0666,1);for(i=0;i10;i++)9{sem_wait(mutex);printf(%c,message);fflush(stdout);sleep(rand()%3);printf(%c,message);fflush(stdout);sem_post(mutex);sleep(rand()%2);}sleep(10);sem_close(mutex);sem_unlink(mysem);exit(0);}实验结果：step3：使用信号量来模拟下象棋红黑轮流走子的情况编写两个C语言程序black_chess.c以及red_chess.c，分别模拟下象棋过程中红方走子和黑方走子过程。走子规则：红先黑后，红、黑双方轮流走子，到第10步，红方胜，黑方输。代码:红色棋#includestdio.h#includestdlib.h#includesys/types.h#includesys/ipc.h#includesemaphore.h#includefcntl.h10#includesys/stat.hintmain(intargc,char*argv[]){inti=0;sem_t*hei=sem_open(chess_black_sem,O_CREAT,0666,1);sem_t*hong=sem_open(chess_red_sem,O_CREAT,0666,0);for(i=0;i10;i++){sem_wait(hei);if(i!=9){printf(Redchesshadmoved,black,chessgo!\n);}else{printf(Redchesswin!\n);}fflush(stdout);sem_post(hong);}sleep(10);sem_close(hei);sem_close(hong);sem_unlink(chess_red_sem);sem_unlink(chess_black_sem);exit(0);}黑色棋：#includestdio.h#includestdlib.h#includesys/types.h#includesys/ipc.h#includesemaphore.h#includefcntl.h#includesys/stat.hintmain(intargc,char*argv[]){inti=0;sem_t*hei=sem_open(chess_black_sem,O_CREAT,0666,1);sem_t*hong=sem_open(chess_red_sem,O_CREAT,0666,0);for(i=0;i10;i++){sem_wait(hong);if(i!=9){printf(Blackchesshadmoved,redchessgo!\n);11}else{printf(Blackchesswin!\n);}fflush(stdout);sem_post(hei);}sleep(10);sem_close(hei);sem_close(hong);sem_unlink(chess_red_sem);sem_unlink(chess_black_sem);exit(0);}实验结果：实验四作业调度算法模拟一、实验目的（1）掌握周转时间、等待时间、平均周转时间等概念及其计算方法。（2）理解五种常用的进程调度算法（FCFS、SJF、HRRF、HPF、RR），区分算法之间的差异性，并用C语言模拟实现各算法。（3）了解操作系统中高级调度、中级调度和低级调度的区别和联系。12二、实验环境硬件环境：计算机一台，局域网环境；软件环境：LinuxUbuntu操作系统，gcc编译