Linux進(jìn)程間通信(2)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)六：Linux進(jìn)程間通信（2）（4課時(shí)）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪斫膺M(jìn)程通信原理；掌握進(jìn)程中信號(hào)量、共享內(nèi)存、消息隊(duì)列相關(guān)的函數(shù)的使用。實(shí)驗(yàn)原理：Linux下進(jìn)程通信相關(guān)函數(shù)除上次實(shí)驗(yàn)所用的幾個(gè)還有：信號(hào)量 信號(hào)量又稱為信號(hào)燈，它是用來(lái)協(xié)調(diào)不同進(jìn)程間的數(shù)據(jù)對(duì)象的，而最主要的應(yīng)用是前一節(jié)的共享內(nèi)存方式的進(jìn)程間通信。要調(diào)用的第一個(gè)函數(shù)是semget，用以獲得一個(gè)信號(hào)量ID。 int semget(key_t key, int nsems, int flag); key是IPC結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵字，flag將來(lái)決定是創(chuàng)建新的信號(hào)量集合，還是引用一個(gè)現(xiàn)有的信號(hào)量集合。nsems是該集合中的信號(hào)量數(shù)。如果是創(chuàng)建新 集合（

2、一般在服務(wù)器中），則必須指定nsems；如果是引用一個(gè)現(xiàn)有的信號(hào)量集合（一般在客戶機(jī)中）則將nsems指定為0。 semctl函數(shù)用來(lái)對(duì)信號(hào)量進(jìn)行操作。 int semctl(int semid, int semnum, int cmd, union semun arg); 不同的操作是通過(guò)cmd參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在頭文件sem.h中定義了7種不同的操作，實(shí)際編程時(shí)可以參照使用。 semop函數(shù)自動(dòng)執(zhí)行信號(hào)量集合上的操作數(shù)組。 int semop(int semid, struct sembuf semoparray, size_t nops); semoparray是一個(gè)指針，它指向一個(gè)信號(hào)量操

3、作數(shù)組。nops規(guī)定該數(shù)組中操作的數(shù)量。ftok原型如下：key_t ftok( char * fname, int id )fname就是指定的文件名(該文件必須是存在而且可以訪問(wèn)的)，id是子序號(hào)，雖然為int，但是只有8個(gè)比特被使用(0-255)。當(dāng)成功執(zhí)行的時(shí)候，一個(gè)key_t值將會(huì)被返回，否則 -1 被返回。共享內(nèi)存共享內(nèi)存是運(yùn)行在同一臺(tái)機(jī)器上的進(jìn)程間通信最快的方式，因?yàn)閿?shù)據(jù)不需要在不同的進(jìn)程間復(fù)制。通常由一個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建一塊共享內(nèi)存區(qū)，其余進(jìn)程對(duì)這塊內(nèi)存區(qū)進(jìn)行讀寫(xiě)。首先要用的函數(shù)是shmget，它獲得一個(gè)共享存儲(chǔ)標(biāo)識(shí)符。#include #include #include int sh

4、mget(key_t key, int size, int flag);當(dāng)共享內(nèi)存創(chuàng)建后，其余進(jìn)程可以調(diào)用shmat（）將其連接到自身的地址空間中。void *shmat(int shmid, void *addr, int flag);shmid為shmget函數(shù)返回的共享存儲(chǔ)標(biāo)識(shí)符，addr和flag參數(shù)決定了以什么方式來(lái)確定連接的地址，函數(shù)的返回值即是該進(jìn)程數(shù)據(jù)段所連接的實(shí)際地址，進(jìn)程可以對(duì)此進(jìn)程進(jìn)行讀寫(xiě)操作。斷開(kāi)共享內(nèi)存連接：與shmat函數(shù)相反，shmdt是用來(lái)斷開(kāi)與共享內(nèi)存附加點(diǎn)的地址，禁止本進(jìn)程訪問(wèn)此片共享內(nèi)存函數(shù)原型int shmdt(const void *shmaddr)函

5、數(shù)傳入值shmaddr：連接的共享內(nèi)存的起始地址函數(shù)返回值成功：0出錯(cuò)：-1，錯(cuò)誤原因存于error中附加說(shuō)明本函數(shù)調(diào)用并不刪除所指定的共享內(nèi)存區(qū)，而只是將先前用shmat函數(shù)連接（attach）好的共享內(nèi)存脫離（detach）目前的進(jìn)程錯(cuò)誤代碼EINVAL：無(wú)效的參數(shù)shmaddr。消息隊(duì)列消息隊(duì)列就是一個(gè)消息的鏈表?？梢园严⒖醋饕粋€(gè)記錄，具有特定的格式以及特定的優(yōu)先級(jí)。1.創(chuàng)建新消息隊(duì)列或取得已存在消息隊(duì)列原型：int msgget(key_t key, int msgflg);參數(shù)： key：鍵值，可以指定，也可以由函數(shù)ftok生成。 msgflg：IPC_CREAT值，若沒(méi)有該隊(duì)列，

6、則創(chuàng)建一個(gè)并返回新標(biāo)識(shí)符；若已存在，則返回原標(biāo)識(shí)符。 IPC_EXCL值，若沒(méi)有該隊(duì)列，則返回-1；若已存在，則返回0。2.向隊(duì)列讀/寫(xiě)消息原型：msgrcv從隊(duì)列中取用消息：ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);msgsnd將數(shù)據(jù)放到消息隊(duì)列中：int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);參數(shù)： msqid：消息隊(duì)列的標(biāo)識(shí)碼 msgp：指向消息緩沖區(qū)的指針，此位置用來(lái)暫時(shí)存儲(chǔ)發(fā)送和接收的消息

7、 msgsz：消息的大小。 msgtyp：從消息隊(duì)列內(nèi)讀取的消息形態(tài)。如果值為零，則表示消息隊(duì)列中的所有消息都會(huì)被讀取。msgflg：用來(lái)指明核心程序在隊(duì)列沒(méi)有數(shù)據(jù)的情況下所應(yīng)采取的行動(dòng)。3.設(shè)置消息隊(duì)列屬性原型：int msgctl ( int msgqid, int cmd, struct msqid_ds *buf );參數(shù)：msgctl 系統(tǒng)調(diào)用對(duì) msgqid 標(biāo)識(shí)的消息隊(duì)列執(zhí)行 cmd 操作，系統(tǒng)定義了 3 種 cmd 操作： IPC_STAT , IPC_SET , IPC_RMIDIPC_STAT : 該命令用來(lái)獲取消息隊(duì)列對(duì)應(yīng)的 msqid_ds 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并將其保存到 bu

8、f 指定的地址空間。 IPC_SET : 該命令用來(lái)設(shè)置消息隊(duì)列的屬性，要設(shè)置的屬性存儲(chǔ)在buf中。 IPC_RMID : 從內(nèi)核中刪除 msqid 標(biāo)識(shí)的消息隊(duì)列。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、 完成教材上信號(hào)量實(shí)例，想一下ftok函數(shù)的作用？修改例子，創(chuàng)建2個(gè)進(jìn)程完成原來(lái)父子進(jìn)程對(duì)應(yīng)的操作。子進(jìn)程代碼：#include#include#include#include#include#include#include#define DELAY_TIME 3union semun int val;struct semid_ds *buf;unsigned short *array;int init_sem(in

9、t sem_id,int init_value)union semun sem_union;sem_union.val = init_value;if(semctl(sem_id,0, SETVAL,sem_union)=-1)perror(Initialize semaphore);return -1;return 0;int del_sem(int sem_id)union semun sem_union;if(semctl(sem_id,0,IPC_RMID,sem_union)=-1)perror(Delete semaphore);return -1;int sem_p(int se

10、m_id)struct sembuf sem_b;sem_b.sem_num =0 ;sem_b.sem_op =-1;sem_b.sem_flg=SEM_UNDO;if(semop(sem_id,&sem_b,1)=-1)perror(P operation);return -1;return 0;int sem_v(int sem_id)struct sembuf sem_b;sem_b.sem_num =0 ;sem_b.sem_op =1;sem_b.sem_flg=SEM_UNDO;if(semop(sem_id,&sem_b,1)=-1)perror(V operation);re

11、turn -1;return 0;int main()pid_t result;int sem_id;sem_id =semget(ftok(.,a),1,0666|IPC_CREAT);init_sem(sem_id,0);printf(Child process will wait for some seconds.n);sleep(DELAY_TIME);printf(The returned valud is %d in the child process(PID = %d)n,result,getpid();sem_v(sem_id);等待進(jìn)程：#include#include#in

12、clude#include#include#include#include#define DELAY_TIME 3union semunint val;struct semid_ds *buf;unsigned short *array;int init_sem(int sem_id,int init_value)union semun sem_union;sem_union.val = init_value;if(semctl(sem_id,0, SETVAL,sem_union)=-1)perror(Initialize semaphore);return -1;return 0;int

13、del_sem(int sem_id)union semun sem_union;if(semctl(sem_id,0,IPC_RMID,sem_union)=-1)perror(Delete semaphore);return -1;int sem_p(int sem_id)struct sembuf sem_b;sem_b.sem_num =0 ;sem_b.sem_op =-1;sem_b.sem_flg=SEM_UNDO;if(semop(sem_id,&sem_b,1)=-1)perror(P operation);return -1;return 0;int sem_v(int s

14、em_id)struct sembuf sem_b;sem_b.sem_num =0 ;sem_b.sem_op =1;sem_b.sem_flg=SEM_UNDO;if(semop(sem_id,&sem_b,1)=-1)perror(V operation);return -1;return 0;int main()pid_t result;int sem_id;sem_id =semget(ftok(.,a),1,0666|IPC_CREAT);init_sem(sem_id,0);sem_p(sem_id);printf(The returned value is %d in the

15、father process (PID =%d)n,result,getpid();sem_v(sem_id);del_sem(sem_id);2、 完成教材上共享內(nèi)存實(shí)例，查看運(yùn)行情況。然后修改ftok函數(shù)的參數(shù)，并編寫(xiě)兩個(gè)進(jìn)程完成實(shí)例原來(lái)的工作。代碼：#include #include #include #include #include #include #define BUFFER_SIZE 2048int main()pid_t pid;int shmid;char *shm_addr;char flag= WROTE;char buffBUFFER_SIZE;if(shmid =

16、shmget(IPC_PRIVATE,BUFFER_SIZE,0666)0)perror(shmget);exit(1);elseprintf(Create shared-memory: %d n,shmid);system(ipcs -m);pid = fork();if(pid=-1)perror(fork);exit(1);else if(pid = 0)if(shm_addr = shmat(shmid,0,0)=(void*)-1)perror(Child: shmat);exit(1);elseprintf(Child:Attach shared-memory: %pn,shm_a

17、ddr);system(ipcs -m);while(strncmp(shm_addr,flag,strlen(flag)printf(Child: Wait for enable data . n);sleep(5);strcpy(buff,shm_addr+strlen(flag);printf(Chil: Shared-memory:%sn,buff);if(shmdt(shm_addr)0)perror(shmdt);exit(1);elseprintf(Child: Deattach shared-memoryn);system(ipcs -m);if(shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL)= -1)perror(Child : shmctl(IPC_RMID)n);exit(1);elseprintf(Delete shared-memoryn);system(ipcs -m);elseif(shm_addr=shmat(shmid,0,0)=(void*)-1)perror(Parent: shmat);exit(1);elseprintf(Parent: Attach shared-memory: %pn,shm_addr);sleep(1);printf(n Input some string :n);f