linux課程設(shè)計

1、linux課程設(shè)計Linux課程設(shè)計報告專業(yè)班級：學(xué)號：姓名：使用共享內(nèi)存來完成進(jìn)程間通信一、 相關(guān)原理介紹分析1， 共享內(nèi)存的三種實現(xiàn)方式（1） POSIX共享內(nèi)存對象 ：shm_open創(chuàng)建一個名稱為tmp的共享內(nèi)存區(qū)對象后，在/dev/shm/下可以看到對應(yīng)的文件（tmpfs的文件系統(tǒng)可以看成是直接對內(nèi)存操作，速度非?？?）。cat可以看到映射的內(nèi)容。進(jìn)程重啟共享內(nèi)存中數(shù)據(jù)不會丟失，內(nèi)核自舉或顯示調(diào)用shm_unlink或rm掉文件刪除后丟失 （2） POSIX文件映射：通過映射一個普通文件（匿名文件或一個打開的命名文件）實現(xiàn)共享內(nèi)存mmap()。該方式的特點接口簡單，較通用?？衫胏a

2、t查看映射的文件，要注意考慮進(jìn)程終止對通信的影響。該方式也是本實驗使用的方式，下面將做具體表述。（3） systemV共享內(nèi)存：通過映射特殊存儲塊shm中的文件實現(xiàn)進(jìn)程間的共享內(nèi)存通信主要有以下幾個API：shmget()、shmat()、shmdt()及shmctl()。 本方式無法看到文件實體。進(jìn)程重啟共享內(nèi)存中數(shù)據(jù)不會丟失，內(nèi)核自舉或顯示調(diào)用shmdt或使用ipcrm刪除后丟失。 2， POSIX文件映射共享內(nèi)存簡介 POSIX文件映射指mmapmmap()系統(tǒng)調(diào)用使得進(jìn)程之間通過映射同一個普通文件實現(xiàn)共享內(nèi)存。普通文件被映射到進(jìn)程地址空間后，進(jìn)程可以向訪問普通內(nèi)存一樣對文件進(jìn)行訪問，不

3、必再調(diào)用read()，write（）等操作。3，POSIX文件映射共享內(nèi)存實現(xiàn)方法(1)文件與address_space結(jié)構(gòu)的對應(yīng)：一個具體的文件在打開后，內(nèi)核會在內(nèi)存中為之建立一個struct inode結(jié)構(gòu)，其中的i_mapping域指向一個address_space結(jié)構(gòu)。這樣，一個文件就對應(yīng)一個address_space結(jié)構(gòu)，一個address_space與一個偏移量能夠確定一個page cache 或swap cache中的一個頁面。因此，當(dāng)要尋址某個數(shù)據(jù)時，很容易根據(jù)給定的文件及數(shù)據(jù)在文件內(nèi)的偏移量而找到相應(yīng)的頁面。(2)進(jìn)程調(diào)用mmap()時，只是在進(jìn)程空間內(nèi)新增了一塊相應(yīng)大小的緩

4、沖區(qū)，并設(shè)置了相應(yīng)的訪問標(biāo)識，但并沒有建立進(jìn)程空間到物理頁面的映射。4，主要函數(shù)介紹：(1) void* mmap ( void * addr , size_t len , int prot , int flags , int fd , off_t offset ) 返回值為最后文件映射到進(jìn)程空間的地址，進(jìn)程可直接操作起始地址 addr指定文件應(yīng)被映射到進(jìn)程空間的起始地址，一般被指定一個空指針，此時選擇起始地址的任務(wù)留給內(nèi)核來完成。len是映射到調(diào)用進(jìn)程地址空間的字節(jié)數(shù)，它從被映射文件開頭offset個字節(jié)開始算起。prot 參數(shù)指定共享內(nèi)存的訪問權(quán)限。 PROT_READ（可讀） , PRO

5、T_WRITE （可寫）, PROT_EXEC （可執(zhí)行）, PROT_NONE（不可訪問）。flags由以下幾個常值指定： MAP_SHARED , （與private選擇其一） MAP_PRIVATE , MAP_FIXED，（不推薦使用）fd為即將映射到進(jìn)程空間的文件描述字，一般由open()返回，同時，fd可以指定為-1，此時須指定flags參數(shù)中的MAP_ANON，表明進(jìn)行的是匿名映射offset參數(shù)一般設(shè)為0，表示從文件頭開始映射。(2) int open( const char * pathname,int flags, mode_t mode); pathname 指向欲打開的

6、文件路徑字符串。 flags 所能使用的旗標(biāo):O_RDWR 以可讀寫方式打開文件。O_CREAT 若欲打開的文件不存在則自動建立該文件。O_TRUNC 若文件存在并且以可寫的方式打開時，此旗標(biāo)會令文件長度清為0，而原來存于該文件的資料也會消失。Mode有多種組合， 只有在建立新文件時才會生效，此外真正建文件時的權(quán)限會受到umask值所影響，因此該文件權(quán)限應(yīng)該為（mode-umaks）。S_IRWXG 00777，代表具有可讀可寫可操作二，設(shè)計實現(xiàn)1， 功能介紹實現(xiàn)了共享內(nèi)存機制。在一個終端上運行writer端，由于writer端得程序設(shè)置了八個緩沖區(qū)，因此可以依次輸入，在另一個終端上運行rea

7、der端，在reader端可以讀到數(shù)據(jù)并且屏幕輸出。實現(xiàn)了信號量同步機制。程序中應(yīng)用了信號量， reader端和writer端不能同時對同一緩沖區(qū)進(jìn)行操作。2， 程序結(jié)構(gòu)框圖 54321 文件While循環(huán)Psem();讀緩沖區(qū)Vsem();While循環(huán)Psem();寫緩沖區(qū)Vsem();fd ();打開文件mmap()初始化緩沖區(qū)獲得首地址fd ();打開文件mmap()初始化緩沖區(qū)獲得首地址3，程序代碼（1）寫者程序： #define NRBUF 8 w 和 ./r ,則會出現(xiàn)以下界面（3）在終端一上的提示處 輸入 隨意字符，則在 終端二會得到相應(yīng)的輸出（4）終端一中依然會提示輸入內(nèi)容，

8、因為一共有八個緩沖區(qū)，最后會出現(xiàn)循環(huán)緩沖區(qū)的問題3， 出現(xiàn)的問題及解決辦法（1） 總線錯誤：該錯誤出現(xiàn)的原因是由內(nèi)存未對齊的讀和寫導(dǎo)致的。出現(xiàn)在程序初運行時，出現(xiàn)的原因是，reader 函數(shù)的open 方法中flag多加了一個參數(shù)O_TRUNC ，該參數(shù)的作用是，若文件存在并且以可寫的方式打開時，此旗標(biāo)會令文件長度清為0，而原來存于該文件的資料也會消失。所以經(jīng)常出現(xiàn)，文件中已經(jīng)寫入了東西，但是進(jìn)行讀操作后，文件中的數(shù)據(jù)馬上消失，并且讀不出來，出現(xiàn)總線錯誤（2） 段錯誤：該錯誤就是指訪問的內(nèi)存超出了系統(tǒng)所給這個程序的內(nèi)存空間，經(jīng)常出現(xiàn)在指針的問題上，由于對于指針的掌握較于薄弱。如 對于字符類型，不能用“%d”來輸出。即不同數(shù)據(jù)類型不能混用。還有就是MMap（）函數(shù)的返回值需要 進(jìn)行強制轉(zhuǎn)化，否則也會出現(xiàn)段錯誤。即出現(xiàn)段錯誤的地方多是 指針操作的地方。4， 總結(jié)：（1），基礎(chǔ)知識掌握不夠牢固，對于C語言的程序編寫 在之前沒有 深入研究過，用到的時候就捉襟見肘，作為一項基本的編程語言，以后還需要多加掌握。（2）對于linux的操作不夠熟練，浪費了很多時間，以及在出現(xiàn)問題之后經(jīng)常