实验八 进程间通信

实验八 进程间通信

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学号-姓名	17043129-曾志
作业学习目标	1. 了解进程间通信的常用方式； 2. 掌握管道、消息队列、信号量、共享内存实现进程间通信的方法。

1. 管道通信

匿名管道

例题：父进程 fork 出一个子进程，通过无名管道向子进程发送字符，子进程收到数据后将字符串中的小写字符转换成大写并输出。

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命名管道

1. 通过命令 mkfifo 创建管道

man mkfifo

2. 通过函数 mkfifo(3) 创建管道

man 3 mkfifo

FIFO 文件的特性

a） 查看文件属性

当使用 mkfifo 创建 hello 文件后，查看文件信息如下：

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b) 使用 cat 命令打印 hello 文件内容

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接下来你的 cat 命令被阻塞住。

开启另一个终端，执行：

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然后你会看到被阻塞的 cat 又继续执行完毕，在屏幕打印 “hello world” 。如果你反过来执行上面两个命令，会发现先执行的那个总是被阻塞。

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c) fifo 文件特性

根据前面两个实验，可以总结：

文件属性前面标注的文件类型是 p ，代表管道

文件大小是 0

fifo 文件需要有读写两端，否则在打开 fifo 文件时会阻塞

当然了，如果在 open 的时候，使用了非阻塞方式，肯定是不会阻塞的。特别地，如果以非阻塞写的方式 open ，同时没有进程为该文件以读的方式打开，会导致 open 返回错误(-1)，同时 errno 设置成ENXIO .

例题：编写两个程序，分别是发送端 pipe_send 和接收端面 pipe_recv 。程序 pipe_send 从标准

输入接收字符，并发送到程序 pipe_recv ，同时 pipe_recv 将接收到的字符打印到屏幕。
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分别开启两个终端，分别运行 pipe_send 和 pipe_recv :

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现在两个终端都处于阻塞状态，我们在运行 pipe_send 的终端输入数据，然后我们就可以在运行

pipe_recv 的终端看到相应的输出：

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可以用组合按键结束上述两个进程。

2. IPC 内核对象

创建 IPC 内核对象

man 2 shmget

man 2 msgget

man 2 semget

在创建 IPC 内核对象时，用户程序一定需要提供 key 值才行。实际上，创建 IPC 内核对象的函数和获取内核对象 id 的函数是一样的，都是使用 get 后缀函数。比如在键值 0x8888 上创建 ipc 内核对象，并获取其 id

例题：程序 ipccreate 用于在指定的键值上创建 ipc 内核对象。使用格式为 ./ipccreate ，比如./ipccreate 0 0x8888 表示在键值 0x8888 上创建共享内存。

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获取 ipc 内核对象

程序 ipcget 用于在指定的键值上获取 ipc 内核对象的 id 号。使用格式为 ./ipcget ，比如./ipcget 0 0x8888 表示获取键值 0x8888 上的共享内存 id 号。

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3. 共享内存

前面已经知道如何创建内核对象，接下来分别了解三种内核对象的操作：

man 2 shmop

man 2 shmctl

例题：编写一个程序 shmctl 可以用来创建、删除内核对象，也可以挂接、卸载共享内存，还可以打印、设置内核对象信息。具体使用方法具体见下面的说明：

./shmctl -c : 创建内核对象。

./shmctl -d : 删除内核对象。

./shmctl -v : 显示内核对象信息。

./shmctl -s : 设置内核对象（将权限设置为 0600 ）。

./shmctl -a : 挂接和卸载共享内存（挂接 5 秒后，再执行 shmdt ，然后退出）。

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先在另一个终端执行 ./shmctl -a ，然后在当前终端执行 ./shmctl -v

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4. 消息队列

消息队列相关的函数

man 2 msgop

消息数据格式

无论你是发送还是接收消息，消息的格式都必须按照规范来。

例题：程序 msg_send 和 msg_recv 分别用于向消息队列发送数据和接收数据。 msg_send 程序定义了一个结构体 Msg ，消息正文部分是结构体 Person 。该程序向消息队列发送了 10 条消息。

程序 msg_send 第一次运行完后，内核中的消息队列大概像下面这样：

msg_recv 程序接收一个参数，表示接收哪种类型的消息。比如 ./msg_recv 4 表示接收类型为 4 的消息，并打印在屏幕。

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先运行 ./msg_send ，再运行 ./msg_recv 。

接收所有消息:

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接收类型为 4 的消息,这时要重新运行 ./msg_send :

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接收类型小于等于 3 的所有消息,这是不用再运行 ./msg_send :

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还有一个函数来操作消息队列内核对象的

man 2 msgctl

5. 信号量

设置和获取信号量值的函数 semctl :

man 2 semctl

请求和释放信号量 semop

man 2 semop

例题：信号量操作 示例

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例题：使用信号量实现父子进程之间的同步，防止父子进程抢夺 CPU 。

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