進(jìn)程控制開發(fā)之：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

?

7.4??實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

7.4.1??編寫多進(jìn)程程序

1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h4>

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

2．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

該實(shí)驗(yàn)有3個(gè)進(jìn)程，其中一個(gè)為父進(jìn)程，其余兩個(gè)是該父進(jìn)程創(chuàng)建的子進(jìn)程，其中一個(gè)子進(jìn)程運(yùn)行“l(fā)s?-l”指令，另一個(gè)子進(jìn)程在暫停5s之后異常退出，父進(jìn)程先用阻塞方式等待第一個(gè)子進(jìn)程的結(jié)束，然后用非阻塞方式等待另一個(gè)子進(jìn)程的退出，待收集到第二個(gè)子進(jìn)程結(jié)束的信息，父進(jìn)程就返回。

3．實(shí)驗(yàn)步驟

（1）畫出該實(shí)驗(yàn)流程圖。

該實(shí)驗(yàn)流程圖如圖7.8所示。

圖7.8??實(shí)驗(yàn)7.4.1流程圖

（2）實(shí)驗(yàn)源代碼。

先看一下下面的代碼，這個(gè)程序能得到我們所希望的結(jié)果嗎，它的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)進(jìn)程？請(qǐng)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(gè)子進(jìn)程*/

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

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

????/*子進(jìn)程1的出錯(cuò)處理*/

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

????{

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

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

????}

????else?if?(child1?==?0)?/*在子進(jìn)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(jìn)程2的出錯(cuò)處理*/

????{

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

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

????}

????else?if(?child2?==?0?)?/*在子進(jìn)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(jìn)程中等待兩個(gè)子進(jìn)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(yùn)行以上代碼，并觀察其運(yùn)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(huì)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(gè)子進(jìn)程*/

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

????????

????/*子進(jìn)程1的出錯(cuò)處理*/

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

????{

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

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

????}

????else?if?(child1?==?0)?/*在子進(jìn)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(jìn)程中再創(chuàng)建進(jìn)程2，然后等待兩個(gè)子進(jìn)程的退出*/

????{

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

?????????if?(child2?==?-1)?/*子進(jìn)程2的出錯(cuò)處理*/

?????????{

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

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

????????}

????????else?if(child2?==?0)?/*在子進(jìn)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(jī)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(cuò)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(biāo)板上運(yùn)行。

4．實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在目標(biāo)板上運(yùn)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(jìn)程1的顯示，?以下是“l(fā)s?–l”的運(yùn)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(jìn)程2的顯示?*/

In?father?process:?????????????????????????????????/*?以下是父進(jìn)程顯示?*/

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

The?child2?process?has?not?exited!??????????????/*?等待子進(jìn)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(jìn)程2終于結(jié)束了*/

因?yàn)閹讉€(gè)子進(jìn)程的執(zhí)行有競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，因此，結(jié)果中的順序是隨機(jī)的。讀者可以思考，怎樣才可以保證子進(jìn)程的執(zhí)行順序呢？

?

7.4.2??編寫守護(hù)進(jìn)程

1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h4>

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

2．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

在該實(shí)驗(yàn)中，讀者首先建立起一個(gè)守護(hù)進(jìn)程，然后在該守護(hù)進(jìn)程中新建一個(gè)子進(jìn)程，該子進(jìn)程暫停10s，然后自動(dòng)退出，并由守護(hù)進(jìn)程收集子進(jìn)程退出的消息。在這里，子進(jìn)程和守護(hù)進(jìn)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(huì)有所不同）中輸出。子進(jìn)程退出后，守護(hù)進(jìn)程循環(huán)暫停，其間隔時(shí)間為10s。

3．實(shí)驗(yàn)步驟

（1）畫出該實(shí)驗(yàn)流程圖。

該程序流程圖如圖7.9所示。

圖7.9??實(shí)驗(yàn)7.4.2流程圖

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（2）實(shí)驗(yàn)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(jìn)程1*/

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

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

????{

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

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

????}

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

????{

????????exit(0);????????/*?父進(jìn)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(hù)進(jìn)程的常規(guī)步驟*/

????setsid();

????chdir("/");

????umask(0);

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

????{

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

????}

????

????/*創(chuàng)建子進(jìn)程2*/

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

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

????{

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

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

????}

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

????{?/*?進(jìn)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(jìn)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(jī)上編譯運(yùn)行。

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

（4）運(yùn)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(hù)進(jìn)程是否在運(yùn)行。

4．實(shí)驗(yàn)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(shí)間戳里清楚地看到child2確實(shí)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(shí)一直在運(yùn)行。