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進程控制開發(fā)之:實驗內(nèi)容

2013/09/13
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7.4??實驗內(nèi)容

7.4.1??編寫多進程程序

1.實驗目的

通過編寫多進程程序,使讀者熟練掌握fork()、exec()、wait()和waitpid()等函數(shù)的使用,進一步理解在Linux中多進程編程的步驟。

2.實驗內(nèi)容

該實驗有3個進程,其中一個為父進程,其余兩個是該父進程創(chuàng)建的子進程,其中一個子進程運行“l(fā)s?-l”指令,另一個子進程在暫停5s之后異常退出,父進程先用阻塞方式等待第一個子進程的結(jié)束,然后用非阻塞方式等待另一個子進程的退出,待收集到第二個子進程結(jié)束的信息,父進程就返回。

3.實驗步驟

(1)畫出該實驗流程圖。

該實驗流程圖如圖7.8所示。

圖7.8??實驗7.4.1流程圖

(2)實驗源代碼

先看一下下面的代碼,這個程序能得到我們所希望的結(jié)果嗎,它的運行會產(chǎn)生幾個進程?請讀者回憶一下fork()調(diào)用的具體過程。

/*?multi_proc_wrong.c?*/

#include?<stdio.h>

#include?<stdlib.h>

#include?<sys/types.h>

#include?<unistd.h>

#include?<sys/wait.h>

int?main(void)

{

????pid_t?child1,?child2,?child;

????/*創(chuàng)建兩個子進程*/

????child1?=?fork();

????child2?=?fork();

????/*子進程1的出錯處理*/

????if?(child1?==?-1)

????{

????????printf("Child1?fork?errorn");

????????exit(1);

????}

????else?if?(child1?==?0)?/*在子進程1中調(diào)用execlp()函數(shù)*/

????{

????????printf("In?child1:?execute?'ls?-l'n");

????????if?(execlp("ls",?"ls","-l",?NULL)<0)

????????{

????????????printf("Child1?execlp?errorn");

????????}

????}

??

????if?(child2?==?-1)?/*子進程2的出錯處理*/

????{

?????????printf("Child2?fork?errorn");

?????????exit(1);

????}

????else?if(?child2?==?0?)?/*在子進程2中使其暫停5s*/

????{

?????????printf("In?child2:?sleep?for?5?seconds?and?then?exitn");

?????????sleep(5);

?????????exit(0);

????}

????else?/*在父進程中等待兩個子進程的退出*/

????{

?????????printf("In?father?process:n");

?????????child?=?waitpid(child1,?NULL,?0);?/*?阻塞式等待?*/

?????????if?(child?==?child1)

?????????{

?????????????printf("Get?child1?exit?coden");

?????????}

?????????else

?????????{

?????????????printf("Error?occured!n");

?????????}

??????

?????????do

?????????{

?????????????child?=waitpid(child2,?NULL,?WNOHANG);/*?非阻塞式等待?*/

?????????????if?(child?==?0)

?????????????{

?????????????????printf("The?child2?process?has?not?exited!n");

?????????????????sleep(1);

?????????????}

????????}?while?(child?==?0);

??????

?????????if?(child?==?child2)

?????????{

?????????????printf("Get?child2?exit?coden");

?????????}

?????????else

?????????{

?????????????printf("Error?occured!n");

?????????}

????}??

????exit(0);

}

?

編譯和運行以上代碼,并觀察其運行結(jié)果。它的結(jié)果是我們所希望的嗎?

看完前面的代碼之后,再觀察下面的代碼,它們之間有什么區(qū)別,會解決哪些問題。

/*multi_proc.c?*/

#include?<stdio.h>

#include?<stdlib.h>

#include?<sys/types.h>

#include?<unistd.h>

#include?<sys/wait.h>

int?main(void)

{

????pid_t?child1,?child2,?child;

????

????/*創(chuàng)建兩個子進程*/

????child1?=?fork();

????????

????/*子進程1的出錯處理*/

????if?(child1?==?-1)

????{

????????printf("Child1?fork?errorn");

????????exit(1);

????}

????else?if?(child1?==?0)?/*在子進程1中調(diào)用execlp()函數(shù)*/

????{

????????printf("In?child1:?execute?'ls?-l'n");

????????if?(execlp("ls",?"ls",?"-l",?NULL)?<?0)

????????{

????????????printf("Child1?execlp?errorn");

????????}

????}

????else?/*在父進程中再創(chuàng)建進程2,然后等待兩個子進程的退出*/

????{

?????????child2?=?fork();

?????????if?(child2?==?-1)?/*子進程2的出錯處理*/

?????????{

?????????????printf("Child2?fork?errorn");

?????????????exit(1);

????????}

????????else?if(child2?==?0)?/*在子進程2中使其暫停5s*/

?????????{

?????????????printf("In?child2:?sleep?for?5?seconds?and?then?exitn");

?????????????sleep(5);

?????????????exit(0);

?????????}

??

?????????printf("In?father?process:n");

?????????child?=?waitpid(child1,?NULL,?0);?/*?阻塞式等待?*/

?????????if?(child?==?child1)

?????????{

?????????????printf("Get?child1?exit?coden");

?????????}

?????????else

?????????{

??????????????printf("Error?occured!n");

?????????}

??????

?????????do

?????????{

?????????????child?=?waitpid(child2,?NULL,?WNOHANG?);?/*?非阻塞式等待?*/

?????????????if?(child?==?0)

?????????????{

??????????????????printf("The?child2?process?has?not?exited!n");

??????????????????sleep(1);

?????????????}

?????????}?while?(child?==?0);

??

?????????if?(child?==?child2)

?????????{

?????????????printf("Get?child2?exit?coden");

?????????}

?????????else

?????????{

?????????????printf("Error?occured!n");

?????????}

????}??

????exit(0);

}

(3)首先在宿主機上編譯調(diào)試該程序:

$?gcc?multi_proc.c?–o?multi_proc(或者使用Makefile)

(4)在確保沒有編譯錯誤后,使用交叉編譯該程序:

$?arm-linux-gcc?multi_proc.c?–o?multi_proc?(或者使用Makefile)

(5)將生成的可執(zhí)行程序下載到目標板上運行。

4.實驗結(jié)果

在目標板上運行的結(jié)果如下所示(具體內(nèi)容與各自的系統(tǒng)有關(guān)):

$?./multi_proc

In?child1:?execute?'ls?-l'????????/*?子進程1的顯示,?以下是“l(fā)s?–l”的運行結(jié)果?*/

total?28

-rwxr-xr-x?1?david?root??232?2008-07-18?04:18?Makefile

-rwxr-xr-x?1?david?root?8768?2008-07-20?19:51?multi_proc

-rw-r--r--?1?david?root?1479?2008-07-20?19:51?multi_proc.c

-rw-r--r--?1?david?root?3428?2008-07-20?19:51?multi_proc.o

-rw-r--r--?1?david?root?1463?2008-07-20?18:55?multi_proc_wrong.c

In?child2:?sleep?for?5?seconds?and?then?exit?/*?子進程2的顯示?*/

In?father?process:?????????????????????????????????/*?以下是父進程顯示?*/

Get?child1?exit?code???????????????????????????????/*?表示子進程1結(jié)束(阻塞等待)*/

The?child2?process?has?not?exited!??????????????/*?等待子進程2結(jié)束(非阻塞等待)*/

The?child2?process?has?not?exited!

The?child2?process?has?not?exited!

The?child2?process?has?not?exited!

The?child2?process?has?not?exited!

Get?child2?exit?code???????????????????????????????/*?表示子進程2終于結(jié)束了*/

因為幾個子進程的執(zhí)行有競爭關(guān)系,因此,結(jié)果中的順序是隨機的。讀者可以思考,怎樣才可以保證子進程的執(zhí)行順序呢?

?

7.4.2??編寫守護進程

1.實驗目的

通過編寫一個完整的守護進程,使讀者掌握守護進程編寫和調(diào)試的方法,并且進一步熟悉如何編寫多進程程序。

2.實驗內(nèi)容

在該實驗中,讀者首先建立起一個守護進程,然后在該守護進程中新建一個子進程,該子進程暫停10s,然后自動退出,并由守護進程收集子進程退出的消息。在這里,子進程和守護進程的退出消息都在系統(tǒng)日志文件(例如“/var/log/messages”,日志文件的全路徑名因版本的不同可能會有所不同)中輸出。子進程退出后,守護進程循環(huán)暫停,其間隔時間為10s。

3.實驗步驟

(1)畫出該實驗流程圖。

該程序流程圖如圖7.9所示。

圖7.9??實驗7.4.2流程圖

?

(2)實驗源代碼。

具體代碼設(shè)置如下:

/*?daemon_proc.c?*/

#include?<stdio.h>

#include?<stdlib.h>

#include?<sys/types.h>

#include?<unistd.h>

#include?<sys/wait.h>

#include?<syslog.h>

int?main(void)

{

????pid_t?child1,child2;

????int?i;

????

?????/*創(chuàng)建子進程1*/

????child1?=?fork();

????if?(child1?==??1)

????{

?????????perror("child1?fork");

?????????exit(1);

????}

????else?if?(child1?>?0)

????{

????????exit(0);????????/*?父進程退出*/

????}

????/*打開日志服務(wù)*/

????openlog("daemon_proc_info",?LOG_PID,?LOG_DAEMON);

????

????/*以下幾步是編寫守護進程的常規(guī)步驟*/

????setsid();

????chdir("/");

????umask(0);

????for(i?=?0;?i?<?getdtablesize();?i++)

????{

???????close(i);

????}

????

????/*創(chuàng)建子進程2*/

????child2?=?fork();

????if?(child2?==??1)

????{

?????????perror("child2?fork");

?????????exit(1);

????}

????else?if?(child2?==?0)

????{?/*?進程child2?*/

??????/*在日志中寫入字符串*/

????????syslog(LOG_INFO,?"?child2?will?sleep?for?10s?");

????????sleep(10);

????????syslog(LOG_INFO,?"?child2?is?going?to?exit!?");

????????exit(0);

????}

????else

????{?/*?進程child1*/

????????waitpid(child2,?NULL,?0);

????????syslog(LOG_INFO,?"?child1?noticed?that?child2?has?exited?");

????????/*關(guān)閉日志服務(wù)*/

????????closelog();

????????while(1)

????????{

?????????????sleep(10);

??????????}

????}

}

(3)由于有些嵌入式開發(fā)板沒有syslog服務(wù),讀者可以在宿主機上編譯運行。

$?gcc?daemon_proc.c?–o?daemon_proc?(或者使用Makefile)

(4)運行該程序。

(5)等待10s后,以root身份查看系統(tǒng)日志文件(例如“/var/log/messages”)。

(6)使用ps?–ef?|?grep?daemon_proc查看該守護進程是否在運行。

4.實驗結(jié)果

(1)在系統(tǒng)日志文件中有類似如下的信息顯示:

Jul?20?21:15:08?localhost?daemon_proc_info[4940]:??child2?will?sleep?for?10s?

Jul?20?21:15:18?localhost?daemon_proc_info[4940]:??child2?is?going?to?exit!?

Jul?20?21:15:18?localhost?daemon_proc_info[4939]:??child1?noticed?that?child2?has?exited

讀者可以從時間戳里清楚地看到child2確實暫停了10s。

(2)使用命令ps?–ef?|?grep?daemon_proc可看到如下結(jié)果:

david?????4939?????1??0?21:15??????????00:00:00?./daemon_proc

可見,daemon_proc確實一直在運行。

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華清遠見(www.farsight.com.cn)是國內(nèi)領(lǐng)先嵌入師培訓機構(gòu),2004年注冊于中國北京海淀高科技園區(qū),除北京總部外,上海、深圳、成都、南京、武漢、西安、廣州均有直營分公司。華清遠見除提供嵌入式相關(guān)的長期就業(yè)培訓、短期高端培訓、師資培訓及企業(yè)員工內(nèi)訓等業(yè)務(wù)外,其下屬研發(fā)中心還負責嵌入式、Android及物聯(lián)網(wǎng)方向的教學實驗平臺的研發(fā)及培訓教材的出版,截止目前為止已公開出版70余本嵌入式/移動開發(fā)/物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)圖書。企業(yè)理念:專業(yè)始于專注 卓識源于遠見。企業(yè)價值觀:做良心教育、做專業(yè)教育,更要做受人尊敬的職業(yè)教育。