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学号-姓名 18043213-丁宇航
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。

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。
man 2 pipe

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。
 

 

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。

使用 mkfifo 创建 hello 文件后,查看文件信息如下:

 

使用 cat 命令打印 hello 文件内容,cat 命令被阻塞住。

 

开启另一个终端,执行:

 

被阻塞的 cat 又继续执行完毕,在屏幕打印 “hello world” 。

 

3. 编写两个程序使用第2题中创建的管道进行通信。

 

 

 

分别开启两个终端,分别运行 pipesend 和 piperecv :

 

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:

 

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。

程序 ipccreate 用于在指定的键值上创建 ipc 内核对象。./ipccreate 0 0x8888 表示在键值 0x8888 上创建共享内存。

 

 

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

 

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。

./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)。
 shmctl.c 

#include <unistd.h> 
#include <sys/ipc.h> 
#include <sys/shm.h> 
#include <stdio.h> 
#include <time.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <string.h> 
#define ASSERT(res) if((res)<0){perror(__FUNCTION__);exit(-1);} 

// 打印 ipc_perm 
void printPerm(struct ipc_perm *perm) { 
printf("euid of owner = %d\n", perm->uid); 
printf("egid of owner = %d\n", perm->gid); 
printf("euid of creator = %d\n", perm->cuid); 
printf("egid of creator = %d\n", perm->cgid); 
printf("mode = 0%o\n", perm->mode); 
}

// 打印 ipc 内核对象信息 
void printShmid(struct shmid_ds *shmid) { 
printPerm(&shmid->shm_perm); 
printf("segment size = %ld\n", shmid->shm_segsz); 
printf("last attach time = %s", ctime(&shmid->shm_atime)); 
printf("last detach time = %s", ctime(&shmid->shm_dtime)); 
printf("last change time = %s", ctime(&shmid->shm_ctime)); 
printf("pid of creator = %d\n", shmid->shm_cpid); 
printf("pid of last shmat/shmdt = %d\n", shmid->shm_lpid); 
printf("No. of current attaches = %ld\n", shmid->shm_nattch); 
}

// 创建 ipc 内核对象 

void create() { 
int id = shmget(0x8888, 123, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0664); 
printf("create %d\n", id); 
ASSERT(id); 
}

// IPC_STAT 命令使用,用来获取 ipc 内核对象信息 

void show() { 
int id = shmget(0x8888, 0, 0); 
ASSERT(id); 
struct shmid_ds shmid; 
ASSERT(shmctl(id, IPC_STAT, &shmid)); 
printShmid(&shmid); 
}

// IPC_SET 命令使用,用来设置 ipc 内核对象信息 
void set() { 
int id = shmget(0x8888, 123, IPC_CREAT | 0664); 
ASSERT(id); 
struct shmid_ds shmid; 
ASSERT(shmctl(id, IPC_STAT, &shmid)); 
shmid.shm_perm.mode = 0600; 
ASSERT(shmctl(id, IPC_SET, &shmid)); 
printf("set %d\n", id); 
}

// IPC_RMID 命令使用,用来删除 ipc 内核对象 

void rm() { 
int id = shmget(0x8888, 123, IPC_CREAT | 0664); 
ASSERT(id); 
ASSERT(shmctl(id, IPC_RMID, NULL)); 
printf("remove %d\n", id); 
}

// 挂接和卸载 
void at_dt() { 
int id = shmget(0x8888, 123, IPC_CREAT | 0664); 
ASSERT(id); 
char *buf = shmat(id, NULL, 0); 
if (buf == (char*)-1) ASSERT(-1); 
printf("shmat %p\n", buf); 
sleep(5); // 等待 5 秒后,执行 shmdt 
ASSERT(shmdt(buf)); 
printf("shmdt %p\n", buf); 
}

int main(int argc, char *argv[]) { 
if (argc < 2) { 
printf("usage: %s <option -c -v -s -d -a>\n", argv[0]); 
return -1; 
}
printf("I'm %d\n", getpid()); 
if (!strcmp(argv[1], "-c")) { 
create(); 
}
else if (!strcmp(argv[1], "-v")) { 
show(); 
}
else if (!strcmp(argv[1], "-s")) { 
set(); 
}
else if (!strcmp(argv[1], "-d")) { 
rm(); 
}
else if (!strcmp(argv[1], "-a")) { 
at_dt(); 
}
return 0; 
} 

 

 

 

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

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。

 

 

先运行 ./msg_send ,再运行 ./msg_recv 。
接收所有消息:
接收类型为 4 的消息,这时要重新运行 ./msg_send :
接收类型小于等于 3 的所有消息,这是不用再运行 ./msg_send :
还有一个函数来操作消息队列内核对象的
man 2 msgctl

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

 

请求和释放信号量 semop
man 2 semop
信号量操作

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

 

 

字符是成对出现的,如果修改程序把74行 sem_p(); 和81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实现进程间的同步的。 

 

posted on 2021-06-13 20:58  在天边  阅读(14)  评论(0编辑  收藏  举报