Linux多进程并发实验：理解与实践

本篇实验报告主要探讨了Linux多进程并发执行的相关概念和技术。实验旨在通过实践加深对进程、程序、并发执行等理论知识的理解，以及Linux操作系统中的多任务处理机制。以下是关键知识点的详细解析： 1. 实验目的： - 进程与程序的区别：实验让学生通过编程实践，理解进程是执行中的程序实例，而程序则是静态的指令集合。进程有自己的独立内存空间和生命周期。 - 并发执行的理解：通过实验，学员将观察到多个进程在单个CPU上如何并行执行，尽管实际上它们可能按时间片轮流占用处理器。 - 进程资源争夺及互斥：通过进程间争夺共享资源（如打印机或磁盘I/O），理解并发执行可能导致的问题，以及如何使用信号量、互斥锁等机制来解决。 - Linux优先级轮转调度：了解Linux操作系统如何根据优先级调度不同进程，确保资源的有效分配。 2. 实验内容： - 使用Linux虚拟环境：通过virtual机模拟环境，便于在安全的环境中进行多进程操作，避免影响真实系统的性能。 - 源代码分析：研究并理解程序中的fork()、getpid()、exit()、sleep()和printf()等函数的使用，这些函数在创建、管理和控制进程上起着关键作用。 - 程序编写与运行：编写多进程程序，观察其并发执行行为，比如子进程的启动、终止和同步。 3. 实验原理： - 多进程并发执行：通过fork()函数复制一个进程，每个新进程都有自己的独立副本，它们可以并发执行，但共享同一份父进程的数据。 - 控制进程执行：getpid()用于获取当前进程ID，exit()用于正常结束进程，而sleep()则暂停进程执行，使其他进程有机会运行。 - 通信机制：Linux中的管道通信，允许进程间通过数据流进行通信，这对于多进程协作和数据共享至关重要。 4. 实用命令： - cd: 改变工作目录，是操作系统中的基本导航工具，确保用户对指定目录有适当的权限。 - mkdir: 创建目录，管理文件系统的结构。 - ls: 列出目录内容，是查看文件和子目录的重要命令。 通过这个实验，学生不仅掌握了Linux多进程并发执行的理论知识，还提升了编程实践能力和对操作系统内部工作机制的理解。