Лабораторная работа № 5
Синхронизация процессов
Цель работы
Практическое освоение механизма синхронизации процессов и их взаимодействия посредством программных каналов.
Содержание работы
  1. Ознакомиться с заданием к лабораторной работе.
  2. Выбрать набор системных вызовов, обеспечивающих решение задачи.
  3. Для указанного варианта составить программу на языке Си, реализующую требуемые действия.
  4. Отладить и оттестировать составленную программу, используя инструментарий ОС UNIX.
  5. Защитить лабораторную работу, ответив на контрольные вопросы.
Методические указания к лабораторной работе
В предыдущей лабораторной работе были рассмотрены различные программные средства, связанные с созданием и управлением процессами в рамках ОС UNIX. Данная лабораторная работа предполагает комплексное их использование при решении задачи синхронизации процессов и их взаимодействия посредством программных каналов. Кратко перечислим состав системных вызовов, требуемых для выполнения данной лабораторной работы:
  1. Создание, завершение процесса, получение информации о процессе, - fork(), exit(), getpid(), getppid().
  2. Синхронизация процессов - signal(), kill(), sleep(), alarm(), wait(), pause().
  3. Создание информационного канала и работа с ним - pipe(), read(), write().
Варианты заданий
  1. Исходный процесс создает два программных канала К1 и К2 и порождает новый процесс Р1, а тот, в свою очередь, еще один процесс Р2, каждый из которых готовит данные для обработки их основным процессом. Подготавливаемые данные процесс Р1 помещает в канал К1, а процесс Р2 в канал К2, откуда они процессом Р1 копируются в канал К1 и дополняются новой порцией данных. Схема взаимодействия процессов, порядок передачи данных в канал и структура подготавливаемых данных показаны ниже:
    Обработка данных основным процессом заключается в чтении информации из программного канала К1 и печати её. Кроме того, посредством выдачи сообщений необходимо информировать обо всех этапах работы программы (создание процесса, завершение посылки данных в канал и т.д.).

  2. Исходный процесс создает программный канал К1 и порождает два процесса Р1 и Р2, каждый из которых готовит данные для обработки их основным процессом. Подготовленные данные последовательно помещаются процессами-сыновьями в программный канал и передаются основному процессу. Схема взаимодействия процессов, порядок передачи данных в канал и структура подготавливаемых данных показаны ниже:
    Обработка данных основным процессом заключается в чтении информации из программного канала и печати её. Кроме того, посредством выдачи сообщений необходимо информировать обо всех этапах работы программы (создание процесса, завершение посылки данных в канал и т.д.).

  3. Исходный процесс создает программный информационный канал К1, канал синхронизации К0 и порождает два процесса Р1 и Р2, из которых один (Р1) порождает еще один процесс Р3. Назначение всех трех порожденных процессов - подготовка данных для обработки их основным процессом. Подготовленные данные последовательно помещаются процессами-сыновьями в программный канал К1 и передаются основному процессу. Кроме того, процесс Р1 через канал синхронизации К0 сообщает процессу Р2 идентификатор процесса Р3 с тем, чтобы процесс Р2 мог послать процессу Р3 сигнал. Схема взаимодействия процессов, порядок передачи данных в канал и структура подготавливаемых данных показаны ниже:
    Обработка данных основным процессом заключается в чтении информации из программного канала и печати её. Кроме того, посредством выдачи сообщений необходимо информировать обо всех этапах работы программы (создание процесса, завершение посылки данных в канал и т.д.).

  4. Исходный процесс создает программный канал К1 и порождает новый процесс Р1, а тот, в свою очередь, еще один процесс Р2, каждый из которых готовит данные для обработки их основным процессом. Подготовленные данные последовательно помещаются процессами-сыновьями в программный канал и передаются основному процессу. Схема взаимодействия процессов, порядок передачи данных в канал и структура подготавливаемых данных показаны ниже:
    Обработка данных основным процессом заключается в чтении информации из программного канала и печати её. Кроме того, посредством выдачи сообщений необходимо информировать обо всех этапах работы программы (создание процесса, завершение посылки данных в канал и т.д.).

  5. Исходный процесс создает два программных информационных канала К1 и К2, канал синхронизации К0 и порождает два процесса Р1 и Р2, из которых один (Р1) порождает еще один процесс Р3. Назначение всех трех порожденных процессов - подготовка данных для обработки их основным процессом. Подготавливаемые данные процесс Р3 помещает в канал К1, а процессы Р1 и Р2 в канал К2, откуда они процессом Р3 копируются в канал К1 и дополняются новой порцией данных. Кроме того, процесс Р1 через канал синхронизации К0 сообщает процессу Р2 идентификатор процесса Р3 с тем, чтобы процесс Р2 мог послать процессу Р3 сигнал. Схема взаимодействия процессов, порядок передачи данных в канал и структура подготавливаемых данных показаны ниже:
    Обработка данных основным процессом заключается в чтении информации из программного канала К1 и печати её. Кроме того, посредством выдачи сообщений необходимо информировать обо всех этапах работы программы (создание процесса, завершение посылки данных в канал и т.д.).

  6. Программа порождает иерархическое дерево процессов. Каждый процесс выводит сообщение о начале выполнения, создает пару процессов, сообщает об этом, ждет завершения порожденных процессов и затем заканчивает работу. Поскольку действия в рамках каждого процесса однотипны, эти действия должны быть оформлены отдельной программой, загружаемой системным вызовом exec(). Параметр программы - число уровней (не более 5).

  7. Исходный процесс создает программный канал К1 и порождает новый процесс Р1, а тот, в свою очередь, порождает ещё один процесс Р2. Подготовленные данные последовательно помещаются процессами-сыновьями в программный канал и передаются основному процессу. Файл, читаемый процессом Р2, должен быть достаточно велик с тем, чтобы его чтение не завершилось ранее, чем закончится установленная задержка в n секунд. После срабатывания будильника процесс Р1 посылает сигнал процессу Р2, прерывая чтение файла. Схема взаимодействия процессов, порядок передачи данных в канал и структура подготавливаемых данных показаны ниже:
    Обработка данных основным процессом заключается в чтении информации из программного канала и печати её. Кроме того, посредством выдачи сообщений необходимо информировать обо всех этапах работы программы (создание процесса, завершение посылки данных в канал и т.д.).

  8. Исходный процесс создает программный канал К1 и порождает два процесса Р1 и Р2, каждый из которых готовит данные для обработки их основным процессом. Подготовленные данные последовательно помещаются процессами-сыновьями в программный канал и передаются основному процессу. Схема взаимодействия процессов, порядок передачи данных в канал и структура подготавливаемых данных показаны ниже:
    Обработка данных основным процессом заключается в чтении информации из программного канала и печати её. Кроме того, посредством выдачи сообщений необходимо информировать обо всех этапах работы программы (создание процесса, завершение посылки данных в канал и т.д.).

  9. Исходный процесс создает два программных канала К1 и К2 и порождает два процесса Р1 и Р2, каждый из которых готовит данные для обработки их основным процессом. Подготавливаемые данные процесс Р2 помещает в канал К1, затем они оттуда читаются процессом Р1, переписываются в канал К2, дополняются своими данными. Схема взаимодействия процессов, порядок передачи данных в канал и структура подготавливаемых данных изображены ниже:
    Обработка данных основным процессом заключается в чтении информации из программного канала К2 и печати её. Кроме того, посредством выдачи сообщений необходимо информировать обо всех этапах работы программы (создание процесса, завершение посылки данных в канал и т.д.).