实验八、进程间通信

项目 内容
这个作业属于哪个课程 实验八
这个作业的要求在哪里 作业要求
学号-姓名 18041515-陈恩铭
作业学习目标 了解进程间通信的常用方式;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.举例说明使用匿名管道进行进程通信。
匿名管道:当进程使用 pipe 函数,就可以打开位于内核中的这个特殊“文件”。同时 pipe 函数会返回两个描述 符,一个用于读,一个用于写。如果你使用 fstat 函数来测试该描述符,可以发现此文件类型为 FIFO 。而无名管道的无名,指的就是这个虚幻的“文件”,它没有名字。
使用man 2 pipe 进入帮助手册。
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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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2.举例说明使用 mkfifo 命令创建命名管道以及简单演示管道如何工作。
命名管道
1.通过命令man mkfifo 创建管道
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2.通过函数 man 3 mkfifo
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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 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:
1)文件属性前面标注的文件类型是 p ,代表管道
2)文件大小是 0
3)fifo 文件需要有读写两端,否则在打开 fifo 文件时会阻塞
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.
3.编写两个程序使用第2题中创建的管道进行通信。
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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4.编写两个程序分别通过指定的键值创建IPC内核对象,以及获取该指定键值的IPC内核对象。
创建 IPC 内核对象
man 2 shmget!
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man 2 msgget
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man 2 semget
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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 ,应该像下面这样:
// 在 0x8888 这个键上创建内核对象,权限为 0644,如果已经存在就返回错误。
int id = shmget(0x8888, 4096, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0644);
int id = msgget(0x8888, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0644);
int id = semget(0x8888, 1, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0644);
// 第二个参数表示创建几个信号量
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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5.编写一个程序可以用来创建、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。
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
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man 2 shmctl
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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)。
先在另一个终端执行 ./shmctl -a ,然后(5s内)立即在当前终端执行 ./shmctl -v
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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 (5秒内)
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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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6.编写两程序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
消息队列相关的函数

man 2 msgop
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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。
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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
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7.编写程序举例说明信号量如何操作。
设置和获取信号量值的函数 semctl :

man 2 semctl
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请求和释放信号量 semop

man 2 semop
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例题:信号量操作 示例
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8.编写程序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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这里可以看到字符是成对出现的,如果修改程序把59行 sem_p(); 和66行 sem_v(); 注释掉,在编译运行会发现字符可能就不会成对出现了,这里就是用信号量来帮我们实现进程间的同步的。

posted @ 2021-06-13 21:30  ch180  阅读(21)  评论(0编辑  收藏  举报