进程控制开发之：实验内容
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通过编写多进程程序，使读者熟练掌握fork()、exec()、wait()和waitpid()等函数的使用，进一步理解在Linux中多进程编程的步骤。
2．实验内容该实验有3个进程，其中一个为父进程，其余两个是该父进程创建的子进程，其中一个子进程运行“ls-l”指令，另一个子进程在暂停5s之后异常退出，父进程先用阻塞方式等待第一个子进程的结束，然后用非阻塞方式等待另一个子进程的退出，待收集到第二个子进程结束的信息，父进程就返回。
3．实验步骤（1）画出该实验流程图。
该实验流程图如图7.8所示。
图7.8实验7.4.1流程图
（2）实验源代码。
先看一下下面的代码，这个程序能得到我们所希望的结果吗，它的运行会产生几个进程？请读者回忆一下fork()调用的具体过程。
/*multi_proc_wrong.c*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>
intmain(void)
{
pid_tchild1,child2,child;
/*创建两个子进程*/
child1=fork();
child2=fork();
/*子进程1的出错处理*/
if(child1==-1)
{
printf("Child1forkerrorn");
exit(1);
}
elseif(child1==0)/*在子进程1中调用execlp()函数*/
{
printf("Inchild1:execute'ls-l'n");
if(execlp("ls","ls","-l",NULL)<0)
{
printf("Child1execlperrorn");
}
}
if(child2==-1)/*子进程2的出错处理*/
{
printf("Child2forkerrorn");
exit(1);
}
elseif(child2==0)/*在子进程2中使其暂停5s*/
{
printf("Inchild2:sleepfor5secondsandthenexitn");
sleep(5);
exit(0);
}
else/*在父进程中等待两个子进程的退出*/
{
printf("Infatherprocess:n");
child=waitpid(child1,NULL,0);/*阻塞式等待*/
if(child==child1)
{
printf("Getchild1exitcoden");
}
else
{
printf("Erroroccured!n");
}
do
{
child=waitpid(child2,NULL,WNOHANG);/*非阻塞式等待*/
if(child==0)
{
printf("Thechild2processhasnotexited!n");
sleep(1);
}
}while(child==0);
if(child==child2)
{
printf("Getchild2exitcoden");
}
else
{
printf("Erroroccured!n");
}
}
exit(0);
}
编译和运行以上代码，并观察其运行结果。它的结果是我们所希望的吗？
看完前面的代码之后，再观察下面的代码，它们之间有什么区别，会解决哪些问题。
/*multi_proc.c*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>
intmain(void)
{
pid_tchild1,child2,child;
/*创建两个子进程*/
child1=fork();
/*子进程1的出错处理*/
if(child1==-1)
{
printf("Child1forkerrorn");
exit(1);
}
elseif(child1==0)/*在子进程1中调用execlp()函数*/
{
printf("Inchild1:execute'ls-l'n");
if(execlp("ls","ls","-l",NULL)<0)
{
printf("Child1execlperrorn");
}
}
else/*在父进程中再创建进程2，然后等待两个子进程的退出*/
{
child2=fork();
if(child2==-1)/*子进程2的出错处理*/
{
printf("Child2forkerrorn");
exit(1);
}
elseif(child2==0)/*在子进程2中使其暂停5s*/
{
printf("Inchild2:sleepfor5secondsandthenexitn");
sleep(5);
exit(0);
}
printf("Infatherprocess:n");
child=waitpid(child1,NULL,0);/*阻塞式等待*/
if(child==child1)
{
printf("Getchild1exitcoden");
}
else
{
printf("Erroroccured!n");
}
do
{
child=waitpid(child2,NULL,WNOHANG);/*非阻塞式等待*/
if(child==0)
{
printf("Thechild2processhasnotexited!n");
sleep(1);
}
}while(child==0);
if(child==child2)
{
printf("Getchild2exitcoden");
}
else
{
printf("Erroroccured!n");
}
}
exit(0);
}
（3）首先在宿主机上编译调试该程序：
$gccmulti_proc.c–omulti_proc（或者使用Makefile）
（4）在确保没有编译错误后，使用交叉编译该程序：
$arm-linux-gccmulti_proc.c–omulti_proc（或者使用Makefile）
（5）将生成的可执行程序下载到目标板上运行。
4．实验结果在目标板上运行的结果如下所示（具体内容与各自的系统有关）：
$./multi_proc
Inchild1:execute'ls-l'/*子进程1的显示，以下是“ls–l”的运行结果*/
total28
-rwxr-xr-x1davidroot2322008-07-1804:18Makefile
-rwxr-xr-x1davidroot87682008-07-2019:51multi_proc
-rw-r--r--1davidroot14792008-07-2019:51multi_proc.c
-rw-r--r--1davidroot34282008-07-2019:51multi_proc.o
-rw-r--r--1davidroot14632008-07-2018:55multi_proc_wrong.c
Inchild2:sleepfor5secondsandthenexit/*子进程2的显示*/
Infatherprocess:/*以下是父进程显示*/
Getchild1exitcode/*表示子进程1结束（阻塞等待）*/
Thechild2processhasnotexited!/*等待子进程2结束（非阻塞等待）*/
Thechild2processhasnotexited!
Thechild2processhasnotexited!
Thechild2processhasnotexited!
Thechild2processhasnotexited!
Getchild2exitcode/*表示子进程2终于结束了*/
因为几个子进程的执行有竞争关系，因此，结果中的顺序是随机的。读者可以思考，怎样才可以保证子进程的执行顺序呢？
7.4.2编写守护进程1．实验目的通过编写一个完整的守护进程，使读者掌握守护进程编写和调试的方法，并且进一步熟悉如何编写多进程程序。
2．实验内容在该实验中，读者首先建立起一个守护进程，然后在该守护进程中新建一个子进程，该子进程暂停10s，然后自动退出，并由守护进程收集子进程退出的消息。在这里，子进程和守护进程的退出消息都在系统日志文件（例如“/var/log/messages”，日志文件的全路径名因版本的不同可能会有所不同）中输出。子进程退出后，守护进程循环暂停，其间隔时间为10s。
3．实验步骤（1）画出该实验流程图。
该程序流程图如图7.9所示。
图7.9实验7.4.2流程图
（2）实验源代码。
具体代码设置如下：
/*daemon_proc.c*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>
#include<syslog.h>
intmain(void)
{
pid_tchild1,child2;
inti;
/*创建子进程1*/
child1=fork();
if(child1==1)
{
perror("child1fork");
exit(1);
}
elseif(child1>0)
{
exit(0);/*父进程退出*/
}
/*打开日志服务*/
openlog("daemon_proc_info",LOG_PID,LOG_DAEMON);
/*以下几步是编写守护进程的常规步骤*/
setsid();
chdir("/");
umask(0);
for(i=0;i<getdtablesize();i++)
{
close(i);
}
/*创建子进程2*/
child2=fork();
if(child2==1)
{
perror("child2fork");
exit(1);
}
elseif(child2==0)
{/*进程child2*/
/*在日志中写入字符串*/
syslog(LOG_INFO,"child2willsleepfor10s");
sleep(10);
syslog(LOG_INFO,"child2isgoingtoexit!");
exit(0);
}
else
{/*进程child1*/
waitpid(child2,NULL,0);
syslog(LOG_INFO,"child1noticedthatchild2hasexited");
/*关闭日志服务*/
closelog();
while(1)
{
sleep(10);
}
}
}
（3）由于有些嵌入式开发板没有syslog服务，读者可以在宿主机上编译运行。
$gccdaemon_proc.c–odaemon_proc（或者使用Makefile）
（4）运行该程序。
（5）等待10s后，以root身份查看系统日志文件（例如“/var/log/messages”）。
（6）使用ps–ef|grepdaemon_proc查看该守护进程是否在运行。
4．实验结果（1）在系统日志文件中有类似如下的信息显示：
Jul2021:15:08localhostdaemon_proc_info[4940]:child2willsleepfor10s
Jul2021:15:18localhostdaemon_proc_info[4940]:child2isgoingtoexit!
Jul2021:15:18localhostdaemon_proc_info[4939]:child1noticedthatchild2hasexited
读者可以从时间戳里清楚地看到child2确实暂停了10s。
（2）使用命令ps–ef|grepdaemon_proc可看到如下结果：
david49391021:15?00:00:00./daemon_proc
可见，daemon_proc确实一直在运行。
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