实验八 进程间通信

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学号-姓名 18043211高睿
作业学习目标 1.掌握Linux系统环境C语言编程概念;2.学习Linux系统进程概念

1.举例说明使用匿名管道进行进程通信。
管道通信

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。

pipe 函数打开的文件描述符是通过参数(数组)传递出来的,而返回值表示打开成功(0)或失败 (-1)。
它的参数是一个大小为 2 的数组。此数组的第 0 个元素用来接收以读的方式打开的描述符,而第 1 个元素用来接收以写的方式打开的描述符。
也就是说, pipefd[0] 是用于读的,而 pipefd[1] 是用于写的。
打开了文件描述符后,就可以使用 read(pipefd[0]) 和 write(pipefd[1]) 来读写数据了。
如果关闭读 ( close(pipefd[0]) ) 端保留写端,继续向写端 ( pipefd[1] ) 端写数据( write 函数)的进程会收到 SIGPIPE 信号。
如果关闭写 ( close(pipefd[1]) ) 端保留读端,继续向读端 ( pipefd[0] ) 端读数据( read 函数),read 函数会返回 0.

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。


.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 mkfifo 创建管道


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


IPC 内核对象

4每个 IPC 内核对象都是位于内核空间中的一个结构体。具体的对于共享内存、消息队列和信号量,他们在内核空间中都有对应的结构体来描述。
当你使用 get 后缀创建内核对象时,内核中就会为它开辟一块内存保存它。只要你不显式删除该内核对象,它就永远位于内核空间中,除非你关机重启。

进程空间的高 1G 空间( 3GB-4GB )是内核空间,该空间中保存了所有的 IPC 内核对象。
上图给出不同的 IPC 内核对象在内存中的布局(以数组的方式),实际操作系统的实现并不一定是数组,也可能是链表或者其它数据结构等等。
每个内核对象都有自己的 id 号(数组的索引)。此 id 号可以被用户空间使用。所以只要用户空间知道了内核对象的 id 号,就可以操控内核对象了。
为了能够得到内核对象的 id 号,用户程序需要提供键值—— key ,它的类型是 key_t ( int 整型)。
系统调用函数( shmget , msgget 和 semget )根据 key ,就可以查找到你需要的内核 id号。
在内核创建完成后,就已经有一个唯一的 key 值和它绑定起来了,也就是说 key 和内核对象是一 一对应的关系。(key = 0为特殊的键,它不能用来查找内核对象)





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:



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

消息队列本质上是位于内核空间的链表,链表的每个节点都是一条消息。
每一条消息都有自己的消息类型,消息类型用整数来表示,
而且必须大于 0.每种类型的消息都被对应的链表所维护,
下图 展示了内核空间的一个消息队列:





7编写程序举例说明信号量如何操作。
信号量

设置和获取信号量值的函数 semc


.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。
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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posted @ 2021-06-21 00:10  grsaid  阅读(23)  评论(0编辑  收藏  举报