# os

**Repository Path**: foisca/os

## Basic Information

- **Project Name**: os
- **Description**: No description available
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2021-10-21
- **Last Updated**: 2021-12-05

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 操作系统实验

Yep Chingyu😏😏

## 实验一 Linux下编译、运行和调试 C 程序

### 实验目的

掌握 Linux 下程序的编辑、编译、运行及调试方法，并能熟练应用。

### vi 编辑器

### 程序的调试

## 实验二 Linux 进程的创建与控制

### 实验目的

>(1) 加深对进程概念的理解，明确进程与程序的区别。

>(2) 掌握 Linux 进程创建、撤销以及进程并发执行等进程管理方法。

### 相关知识与系统调用

> (1) exit( )
> 功能：当前进程自我终止，使其进入 ZOMBIE 僵死状态，等待父进程进行善后处理。exit( )
> 是进程正常退出的方法之一，它在头文件“stdlib.h”中声明。
>
> (2) fork( )
> 功能：创建子进程，执行两次返回。
> 返回值：-1： 失败，创建不成功
> 0： 在子进程的上下文中
> ＞0：子进程的标识号，在父进程的上下文中。
> fork 之后父子进程哪一个将先执行是不确定的，取决于内核调度算法。如果要求父子进程
> 之间按照一定顺序执行，则需显式地使用进程同步。
>
> (3) wait(0) ：父进程调用后自动阻塞，直到子进程执行完撤消时才将父进程唤醒。
>
> (4) waitpid(pid)：父进程调用后自动阻塞，只有进程号等于 pid 的子进程执行完毕才能被
> 唤醒。
>
> (5) getpid( )：获得当前进程的 id 号。
>
> (6) getppid( )：获得当前进程的父进程的 id 号。

## 实验三 Linux 父子进程间数据段的关系

### 实验目的

掌握并进一步认识并发进程的实质，理解父子进程间数据段的关系。

## 相关知识

子进程继承父进程的程序、数据等资源；子进程刚创建时，复制父进程的数据段，与父
进程的数据是一样的；在接下来的代码中，父子进程可以修改各自的数据而互不影响。

## 实验四 Linux 进程的管道通信

### 实验目的

了解管道通信的特点，熟悉管道通信的概念和原理，掌握管道通信的实现方法。

### 相关知识与系统调用

>(1) 管道的概念
>管道是用于连接一个读进程和一个写进程的 pipe 文件。逻辑上是管道文件；物理上是
>由文件系统的高速缓冲区构成。管道按 FIFO 方式单向传送消息，只允许在建立者及其子进
>程间使用。
>写进程：以字符流的形式将大量数据送入管道，不断从 pipe 一端写入数据流，在规定的最
>大长度（如 4096 字节）范围内，每次写入的信息长度是可变的。
>读进程：在需要时从 pipe 的另一端读出数据，读出单位长度也是可变的。

>(2) pipe 的建立
>int fd[2] …… pipe(fd) 在系统打开文件表中建立该 pipe 的两个表目
>fd[1]：pipe 入口, 控制写操作
>fd[0]：pipe 的出口, 控制读操作

>(3) pipe 的读写
>写操作：write(fd[1],buf,size)
>把 buf 中的长度为 size 字符的消息送入管道入口 fd[1]
>buf：存放消息的空间，size :要写入的字符长度
>读操作: read(fd[0],buf,size), 从 pipe 出口 fd[0]读出 size 字符的消息置入 buf
>互斥:一个进程正在对 pipe 进行读/写时，另一进程必须等待。
>同步:
>发送进程：写 pipe 时，若 pipe 文件长度已经到 4096 字节，仍有部分信息没有写入，则
>进程进入睡眠状态；当读进程收走了全部信息时，被唤醒，将余下信息送入 pipe 中。
>接收进程：读 pipe 时，若 pipe 为空，则进入等待状态。一旦有发送进程执行写操作，
>被唤醒。

>(4) 其他相关系统调用
>sleep(n)：n 为整数，为秒(s)级。进程调用后将自动阻塞 n 秒，n 秒后自动唤醒，进入就
>绪状态。
>用来锁定文件的某些段或者整个文件，本函数使用的头文件为：“unistd.h”。
>int lockf(int files, int function,long size)
>其中：files是文件描述符，function是锁定和
>解锁；1 表示锁定，0 表示解锁。size是锁定和解锁的字节数，若用 0，表示从文件的当前
>位置到文件尾。

## 实验五 Linux 进程间通信—软中断信号处理

### 实验目的

基本掌握 Linux 进程软中断通信的基本原理和实现方法。

### 相关知识与系统调用

> 软中断信号的处理，主要是实现同一用户的各进程之间的通信。
>
> (1) kill(pid, sig)：发送信号
>
> (2) signal(sig, func)：指定进程对信号 sig 的处理行为是调用函数 func。

## 实验六 Linux 进程间通信—消息队列

### 实验目的

了解消息队列的通信机制及原理，掌握消息通信相关系统调用的使用方法。

### 相关知识与系统调用

> 消息的创建、发送和接收。多个进程通过访问一个公共的消息队列来交换信息。
>
> 消息队列：即消息的一个链表。
>
> 任何进程都可以向消息队列中发送消息(消息类型及正文)，其他进程都可以从消息队列
>
> 中根据类型获取相应的消息。
>
> (1) 头文件：“sys/msg.h”
>
> (2) 打开或创建消息队列：int msgget(key_t key, int msgflg);
>
> key：消息队列的键
>
> IPC_PRIVATE：创建一个私有的消息队列
>
> 其他：可被多个进程使用的消息队列
>
> msgflg：设置操作类型及访问权限 IPC_CREAT / IPC_EXCL
>
> (3) 获得或设置消息队列属性：int msgctl( int msgid, int cmd, struct msqid_ds *data);
>
> (4) 发送消息：int msgsnd(int msgid, const void *msgp, size_t msgsize, int flags);
>
> 参数：
>
> msgid：消息队列标识符 id
>
> msgp：指针，用户自定义缓冲区，可定义成结构体类型，包含两项 long mtype，
>
> 代表消息类型，char mtext[MTEXTSIZE]; 消息正文
>
> msgsize：要发送消息正文的长度
>
> mflags：标志，若设置 IPC_NOWAIT 则不等待消息发出就返回
>
> 返回值：成功：返回 0
> 
> 错误：返回-1 (置 errno)
>
> (5) 接收消息：int msgrcv(int msgid, void *msgp, size_t mtexsize, long msgtype, int flags);
>
> 参数：与 msgsnd 类似
>
> msgtype： >0：只接收指定类型消息的第一个
>
> =0：不管什么消息类型都读取队列中第一个数据
> 
> <0：接收等于或小于其绝对值的最低类型的第一个，如有 5、6、17
>
> 三类，若为-6，则获取类型 5 的。
>
> 返回值：成功：返回消息正文字节数
>
> 错误：返回-1 (置 errno)

## 实验 9 生产者与消费者问题的实现

### 实验目的

> (1) 理解并发进程的同步与互斥问题的概念和原理。
>
> (2) 能熟练应用信号量的 P、V 操作来实现 Linux 进程的同步与互斥。

### 问题提出与分析

生产者消费者问题分析：一个有限缓冲区和两类线程，它们是生产者和消费者，生产者
把产品放入缓冲区，而消费者是从缓冲区中拿走产品。生产者在缓冲区满时必须等待，直到
缓冲区有空间才继续生产；消费者在缓冲区空时必须等待，直到缓冲区中有产品才能继续读
取。此问题主要考虑的是：缓冲区满或缓冲区空以及竞争条件。

### 伪码的分析

> empty 为缓冲区中空元素的个数，初值为 n。
>
> full 为缓冲区中已生产元素的个数，初值为 0。
>
> mutex 为对缓冲区互斥访问时加的锁。
>
> int main( )
> {
> codebegin
>
> Productor();
>
> Customer();
> 
> codeend
> 
> }
> 
> //生产者
> 
> Productor( )：
> 
> while(true)
> 
> {
> 
> P(empty)
> 
> P(mutex)
> 
> //生产产品，往 Buffer[i]中放产品
> 
> V(mutex)
> 
> V(full)
> 
> }
> 
> //消费者
> 
> Customer( )：
> 
> While(true)
> 
> {
> 
> P(full)
> 
> P(mutex)
> 
> //从 Buffer[J]取产品，消费产品
> 
> V(mutex)
> 
> V(empty)
> 
> }

### 相关系统调用

> (1) 线程的创建
> 
> 相关头文件是“pthread.h”。
> 
> ① int pthread_create(pthread_t * pthread,const pthread_attr_t *attr,
> 
> void *(*start_routine(*void)),void *arg);
> 
> 创建一个新的线程，新线程创建后执行 start_routine 指定的程序。其中参数 attr
> 是用户要创建的线程的属性，当为 NULL 时表示以默认的属性创建线程。
> 
> arg 是向 start_routine 传递的参数。当成功创建一个新的线程时，系统会自动
> 为新线程分配一个线程 ID 号，并通过 pthread 返回给调用者。
>
> ② int pthread_join (pthread- t thread , void *status);
> 等待一个线程的结束。调用它的线程将被挂起直到线程 ID 为参数 thread 指定
> 的线程终止。
>
> (2) 信号量的操作
> 相关头文件是“semaphore.h”。
>
> ① extern int sem_init (sem_t *__sem, int __pshared, unsigned int __value);
>
> 功能：初始化一个信号量
> 
> 参数：sem：为指向信号量结构的一个指针；
> 
> pshared：不为０时此信号量在进程间共享，否则只能为当前进程的所有线程共享；
> 
> value：给出了信号量的初始值。
> 
> ② int sem_wait(sem_t * sem);
> 
> 功能：t 阻塞当前线程，直到信号量 sem 的值大于“0”。解除阻塞后，将 sem 的值
> 减“1”，表明公共资源经过使用后减少。
> 
> ③ int sem_post(sem_t * sem);
> 
> 功能：使信号量 sem 的值加“1”。