進程控制開發(fā)之：實驗內(nèi)容

?

7.4??實驗內(nèi)容

7.4.1??編寫多進程程序

1．實驗?zāi)康?/h4>

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?zāi)康?/h4>

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。