操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)四

1、.青 島 理 工 大 學(xué)課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱操作系統(tǒng)班級(jí)軟件114實(shí)驗(yàn)日期2013/10/28姓名李曉菲學(xué)號(hào)201107286實(shí)驗(yàn)成績(jī)實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)4進(jìn)程通信實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?、加深理解進(jìn)程通信的方法與原理；2、掌握如何利用管道機(jī)制、消息緩沖隊(duì)列、共享存儲(chǔ)區(qū)機(jī)制進(jìn)行進(jìn)程間的通信。實(shí)驗(yàn)環(huán)境Windows; Virtual Box； Ubuntu 11.10；Vi編輯器； GCC編譯器； Geany IDE;實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、了解系統(tǒng)調(diào)用pipe()、msgget()、msgsnd()、msgrcv()、msgctl()、shmget()、shmat()、shmdt()、shmctl()的功 能和實(shí)現(xiàn)過程。

2、2、編寫一C語言程序，使其用管道來實(shí)現(xiàn)父子進(jìn)程間通信。子進(jìn)程向父進(jìn)程發(fā)送字符串“is sending a message to parent!”；父進(jìn)程則從管道中讀出子進(jìn)程發(fā)來的消息，并將其顯示到屏幕上，然后終止。3、運(yùn)行該程序，觀察、記錄并簡(jiǎn)單分析其運(yùn)行結(jié)果。算法描述及實(shí)驗(yàn)步驟算法描述及實(shí)驗(yàn)步驟算法描述及實(shí)驗(yàn)步驟1、pipe()、msgget()、msgsnd()、msgrcv()、msgctl()、shmget()、shmat()、shmdt()、shmctl()（1）pipe( )系統(tǒng)調(diào)用格式：pipe()參數(shù)定義int pipe();int 2;其中，1是寫入端，0是讀出端。該函數(shù)使用

3、頭文件如下：#include #inlcude #include 功能：建立一無名管道。管道建立后，寫進(jìn)程將數(shù)據(jù)寫入文件1，讀進(jìn)程從文件0中讀數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)讀/寫進(jìn)程的管道通信。管道是一個(gè)共享資源，寫/寫進(jìn)程、讀/寫進(jìn)程應(yīng)互斥使用管道。（2）msgget( )系統(tǒng)調(diào)用格式：int msgget(key_t key, int msgflg);功能：獲取與某個(gè)鍵關(guān)聯(lián)的消息隊(duì)列標(biāo)識(shí)。消息隊(duì)列被建立的情況有兩種： （1）如果鍵的值是IPC_PRIVATE。 （2）或者鍵的值不是IPC_PRIVATE，并且鍵所對(duì)應(yīng)的消息隊(duì)列不存在，同時(shí)標(biāo)志中指定IPC_CREAT。該函數(shù)使用頭文件如下：#include

4、 #include #include （3、4）msgsnd( )和msgrcv( )系統(tǒng)調(diào)用格式int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);功能：在消息隊(duì)列上進(jìn)行收發(fā)消息。為了發(fā)送消息，調(diào)用進(jìn)程對(duì)消息隊(duì)列必須有寫權(quán)限。接收消息時(shí)必須有讀權(quán)限。該函數(shù)使用頭文件如下：#include #include #include （5）msgctl( )系統(tǒng)調(diào)用格式i

5、nt msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);功能：在指定的消息隊(duì)列上執(zhí)行某種控制操作。該函數(shù)使用頭文件如下：#include #include #include （6）shmget( )功能：用于創(chuàng)建（或者獲?。┮粋€(gè)由key鍵值指定的共享內(nèi)存對(duì)象，返回該對(duì)象的系統(tǒng)標(biāo)識(shí)符：shmid；系統(tǒng)調(diào)用格式：shmid=shmget(key,size,flag)該函數(shù)使用頭文件如下：#include#include#include（7）shmat( )功能：共享存儲(chǔ)區(qū)的附接。從邏輯上將一個(gè)共享存儲(chǔ)區(qū)附接到進(jìn)程的虛擬地址空間上。用于建立調(diào)用進(jìn)程與由

6、標(biāo)識(shí)符shmid指定的共享內(nèi)存對(duì)象之間的連接。系統(tǒng)調(diào)用格式：virtaddr=shmat(shmid,addr,flag)該函數(shù)使用頭文件如下：#include#include#include（8）shmdt( )功能：用于斷開調(diào)用進(jìn)程與共享內(nèi)存對(duì)象之間的連接,成功時(shí)返回0,失敗返回-1。系統(tǒng)調(diào)用格式：int shmdt(shmaddr)char *shmaddr;/*采用shmat函數(shù)的返回值*/（9）shmctl( )功能：共享存儲(chǔ)區(qū)的控制，對(duì)其狀態(tài)信息進(jìn)行讀取和修改。用于對(duì)已創(chuàng)建的共享內(nèi)存對(duì)象進(jìn)行查詢、設(shè)置、刪除等操作。系統(tǒng)調(diào)用格式：shmctl(shmid,cmd,buf)該函數(shù)使用頭

7、文件如下：#include#include#include2、步驟：(1)定義進(jìn)程變量 (2)定義兩個(gè)字符數(shù)組 (3)創(chuàng)建管道 (4)如果進(jìn)程創(chuàng)建不成功,則空循環(huán) (5)如果子進(jìn)程創(chuàng)建成功,pid為進(jìn)程號(hào) (6)鎖定管道 (7)給Outpipe賦值 (8)向管道寫入數(shù)據(jù) (9)等待讀進(jìn)程讀出數(shù)據(jù) (10)解除管道的鎖定 (11)結(jié)束進(jìn)程等待子進(jìn)程結(jié)束 (12)從管道中讀出數(shù)據(jù) (13)顯示讀出的數(shù)據(jù) (14)父進(jìn)程結(jié)束 調(diào)試過程及實(shí)驗(yàn)結(jié)果創(chuàng)建jincheng.c插入文字運(yùn)行：運(yùn)行后：總結(jié)總結(jié)（對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，問題回答，實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)及改進(jìn)意見）雖然對(duì)pipe()、msgget()、msgsn

8、d()、msgrcv()、msgctl()、shmget()、shmat()、shmdt()、shmctl()的功能和實(shí)現(xiàn)過程有所了解，但是運(yùn)用還是不熟練，過去沒見過，所以運(yùn)行了一個(gè)簡(jiǎn)單的程序。利用管道機(jī)制、消息緩沖隊(duì)列、共享存儲(chǔ)區(qū)機(jī)制進(jìn)行進(jìn)程間的通信，加深了對(duì)其了解。（1）管道通信機(jī)制，同步的實(shí)現(xiàn)過程：當(dāng)寫進(jìn)程把一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寫入pipe，便去睡眠等待，直到讀進(jìn)程取走數(shù)據(jù)后，再把它喚醒。當(dāng)讀進(jìn)程讀一空pipe時(shí)，也應(yīng)睡眠等待，直到寫進(jìn)程將數(shù)據(jù)寫入管道后，才將之喚醒，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的同步。管道通信的特點(diǎn)：A 管道是半雙工的，數(shù)據(jù)只能向一個(gè)方向流動(dòng)；需要雙方通信時(shí)，需要建立起兩個(gè)管道；B. 只能用

9、于父子進(jìn)程或者兄弟進(jìn)程之間（具有親緣關(guān)系的進(jìn)程）；C.單獨(dú)構(gòu)成一種獨(dú)立的文件系統(tǒng)：管道對(duì)于管道兩端的進(jìn)程而言，就是一個(gè)文件，但它不是普通的文件，它不屬于某種文件系統(tǒng)，而是自立門戶，單獨(dú)構(gòu)成一種文件系統(tǒng)，并且只存在與內(nèi)存中。D. 數(shù)據(jù)的讀出和寫入：一個(gè)進(jìn)程向管道中寫的內(nèi)容被管道另一端的進(jìn)程讀出。寫入的內(nèi)容每次都添加在管道緩沖區(qū)的末尾，并且每次都是從緩沖區(qū)的頭部讀出數(shù)據(jù)。管道適用于處理大量的同步操作問題。（2）消息隊(duì)列的特點(diǎn)：A.消息隊(duì)列機(jī)制增加了管理的負(fù)擔(dān)B.消息隊(duì)列通信機(jī)制非?？旖軨.消息隊(duì)列機(jī)制是異步信息處理，不是實(shí)時(shí)的（3）共享存儲(chǔ)區(qū)通信：為了傳輸大量數(shù)據(jù)，在存儲(chǔ)區(qū)中劃出了一塊共享存儲(chǔ)區(qū)，

10、諸進(jìn)程便可通過對(duì)共享存儲(chǔ)區(qū)中數(shù)據(jù)的讀或?qū)憗韺?shí)現(xiàn)通信。附錄（源程序清單）#include #include #include int pid; / 定義進(jìn)程變量 main( ) int fd2; char OutPipe300, InPipe300; / 定義兩個(gè)字符數(shù)組 pipe(fd); / 創(chuàng)建管道 while (pid = fork( ) = -1); / 如果進(jìn)程創(chuàng)建不成功,則空循環(huán) if (pid = 0) / 如果子進(jìn)程創(chuàng)建成功,pid為進(jìn)程號(hào) lockf(fd1, 1, 0); / 鎖定管道 sprintf(OutPipe, Childs PID=%dn%s,getpid(),is sending a message to parent!n); / 給Outpipe賦值 write(fd1, OutPipe, 50); / 向管道寫入數(shù)據(jù) sleep(5); /