操作系統(tǒng)預習報告1

內蒙古工業(yè)大學數(shù)據(jù)科學與應用學院實驗報告課程名稱：操作系統(tǒng)實驗名稱：進程通信實驗類型：驗證性eq\o\ac(□)綜合性□設計性?實驗室名稱：虛擬基礎實驗室班級學號姓名：組別：同組人：成績：實驗日期：2019.11.24實驗報告撰寫要求實驗前用預習報告紙撰寫預習報告，預習報告包括以下內容實驗目的實驗用儀器設備、器材或軟件環(huán)境實驗原理、方案設計、程序框圖、預編程序等實驗過程中需要記錄的實驗數(shù)據(jù)表格實驗過程中，要認真觀察，仔細記錄完成實驗后用實驗報告紙撰寫實驗報告，包括以下內容儀器設備型號及編號實驗器材或軟件環(huán)境實驗步驟、程序調試方法實驗數(shù)據(jù)處理及結果分析實驗中存在的問題體會及思考題報告撰寫時，要求格式規(guī)范、書寫整齊內蒙古工業(yè)大學數(shù)據(jù)科學與應用學院第頁預習報告成績：指導教師審核（簽名）：年月日預習報告實驗目的1．加深對各種進程通信基本工作原理的理解。2．理解和掌握Linux系統(tǒng)中進程通信API的應用方法。3．進一步認識進程軟中斷通信、管道通信和消息隊列通信的實質。4．分析、設計進程軟中斷通信的實現(xiàn)方法。5．分析、設計進程的管道通信，實現(xiàn)父子進程的單機通信機制。6．分析、設計進程的消息隊列通信，實現(xiàn)客戶機/服務器通信機制。實驗環(huán)境1.筆記本電腦Linux系統(tǒng)實驗預備知識1．閱讀Linux進程通信技術（軟中斷、管道和消息隊列）的使用方法。2．閱讀Linux系統(tǒng)中單機和多機通信技術，掌握各種通信技術API的基本應用方法。實驗內容1．進程的軟中斷通信【舉例1】編制一段程序，使用系統(tǒng)調用fork()創(chuàng)建兩個子進程，再用系統(tǒng)調用signal()讓父進程捕捉鍵盤上來的中斷信號（即按任意字母鍵和Enter鍵），當捕捉到中斷信號后，父進程用系統(tǒng)調用kill()向兩個子進程發(fā)出信號，子進程捕捉到信號后，分別輸出下列信息后終止：childprocess1iskilledbyparent!childprocess2iskilledbyparent!父進程等待兩個子進程終止后，輸出以下信息后終止：parentprocessiskilled!【程序】#include<sys/types.h>#include<unistd.h>#include<stdio.h>#include<signal.h>voidwaiting(),stop();intwait_mark;main(){intp1,p2;while((p1=fork())==-1);/*創(chuàng)建進程p1*/if(p1>0){while((p2=fork())==-1);/*創(chuàng)建進程p2*/if(p2>0){Printf(“parentrun!\n”);Printf(“p1=%d\n”,p1);Printf(“p2=%d\n”,p2);wait_mark=1;getchar();kill(p1,16);/*向p1發(fā)軟中斷信號16*/kill(p2,17);/*向p2發(fā)軟中斷信號17*/sleep(5);/*父進程睡眠5秒*/wait(0);/*等待子進程結束，同步*/wait(0);/*等待另一子進程結束，同步*/lockf(stdout,1,0);/*標準輸出加鎖*/printf(“parentprocessiskilled!\n”);lockf(stdout,0,0);/*標準輸出解鎖*/exit(0);/*父進程終止*/}else{printf(“p2run!\n”);wait_mark=1;signal(17,stop);/*接收父進程發(fā)來的軟中斷信號17，并轉stop*/waiting();lockf(stdout,1,0);/*標準輸出加鎖*/printf(“childprocess2iskilledbyparent!\n”);lockf(stdout,0,0);/*標準輸出解鎖*/exit(0);/*子進程p2終止*/}}else{printf(“p1run!\n”);wait_mark=1;signal(16,stop);/*接收父進程發(fā)來的軟中斷信號16，并轉stop*/waiting();lockf(stdout,1,0);/*標準輸出加鎖*/printf(“childprocess1iskilledbyparent!\n”);lockf(stdout,0,0);/*標準輸出解鎖*/exit(0);/*子進程p1終止*/}}voidwaiting(){printf(“waitingbegin!\n”);while(wait_mark!=0);printf(“waitingend!\n”);}voidstop(){wait_mark=0;printf(“signalstop!”);}【舉例2】在上面任務1中，增加語句signal(SIGINT,SIG_IGN)和語句signal(SIGQUIT,SIG_IGN)，觀察執(zhí)行結果，并分析原因。這里signal(SIGINT,SIG_IGN)和signal(SIGQUIT,SIG_IGN)分別為忽略“Ctrl+c”鍵信號以及忽略中斷信號?！境绦颉?include<sys/types.h>#include<unistd.h>#include<stdio.h>#include<signal.h>intpid1,pid2;intendflag=0,pf1=0,pf2=0;voidintdelete(){kill(pid1,16);kill(pid2,17);endflag=1;}voidint1(){printf(“childprocess1iskilledbyparent!”);exit(0);}voidint2(){printf(“childprocess2iskilledbyparent!”);exit(0);}main(){intexitpid;signal(SIGINT,SIG_IGN);signal(SIGQUIT,SIG_IGN);while((pid1=fork())==-1);if(pid1==0){printf(“process1run!\n”);signal(SIGUSR1,int1);signal(16,SIG_IGN);pause();exit(0);}else{while((pid2=fork())==-1);if(pid2==0){printf(“process2run!\n”);signal(SIGUSR2,int2);signal(17,SIG_IGN);pause();exit(0);}else{printf(“parentrun!\n”);signal(SIGINT,intdelete);waitpid(-1,&exitpid,0);printf(“parentprocessiskilled!\n”);exit(0);}}}2．進程的管道通信【舉例】編制一段程序，實現(xiàn)進程的管道通信。使用系統(tǒng)調用pipe()建立一條管道線。兩個子進程p1和p2分別向管道各寫一句話：child1issendingamessage!child2issendingamessage!而父進程則從管道中讀出來自于兩個子進程的信息，顯示在屏幕上。【程序】#include<unistd.h>#include<stdio.h>#include<signal.h>intpid1,pid2;main(){intfd[3];charoutpipe[100],inpipe[100];pipe(fd);while((pid1=fork())==-1);if(pid1==0){printf(“p1run!\n”);lockf(fd[1],1,0);sprintf(outpipe,”child1processissendingamessage!”);write(fd[1],outpipe,50);sleep(1);lockf(fd[1],0,0);exit(0);}else{while((pid2=fork())==-1);if(pid2==0){printf(“p2run!\n”);lockf(fd[1],1,0);sprintf(outpipe,”child2processissendingamessage!”);write(fd[1],outpipe,50);sleep(1);lockf(fd[1],0,0);exit(0);}else{printf(“parentrun!\n”);wait(0);read(fd[0],inpipe,50);printf(“%s\n”,inpipe);wait(0);read(fd[0],inpipe,50);printf(“%s\n”,inpipe);exit(0);}}}3．進程的消息隊列通信實驗要求： （1）實現(xiàn)客戶機與服務器之間的通信程序。 1）基本要求：實現(xiàn)1臺客戶機對1臺服務器；提高要求：實現(xiàn)n臺客戶機對1臺服務器； 2）要求服務器分別接收客戶機數(shù)據(jù)。 3）要求每個客戶機與服務器采用消息隊列通信機制來發(fā)送和接收消息。 （2）測試程序，給出測試結果并進行分析。 （3）書寫預習報告和實驗報告。實驗提示： 進程間消息隊列通信主要用到的四個系統(tǒng)調用如下：intmsgget(key_tkey,intmsgflg)intmsgctl(intmsgqid,intcmd,structmsqid_ds*buf)intmsgsnd(intmsgqid,structmsgbuf*msgp,size_tmsgsz,intmsgflg)intmsgrcv(intmsgqid,structmsgbuf*msgp,size_tmsgsz,longmsgtyp,intmsgflg)包含的頭文件如下：#include<sys/types.h>#include<sys/ipc.h>#include<sys/msg.h>【舉例】編制一個客戶機進程，定義消息的格式，使用msgget()系統(tǒng)調用創(chuàng)建消息隊列，使用msgsnd()和msgrcv()系統(tǒng)調用實現(xiàn)與服務進程之間消息的發(fā)送和接收，通信結束后使用msgctl()系統(tǒng)調用刪除相關的消息隊列。（1）客戶機程序設計#include<sys/types.h>#include<sys/ipc.h>#include<sys/msg.h>#defineMSGKEY75structmsgform{longmtype;charmtext[256];};intmain(){printf("clientpid:%d\n",getpid());structmsgformmsg;intmsgqid,pid;msgqid=msgget(MSGKEY,0777);pid=getpid();char*pint=msg.mtext;sprintf(pint,"%d\0",pid);msg.mtype=1000000;msgsnd(msgqid,&msg,256,0);msgrcv(msgqid,&msg,256,pid,0);printf("client:receivefrompid:%s\n",pint);return0;}（2）服務器程序設計#include<sys/types.h>#include<sys/ipc.h>#include<sys/msg.h>#defineMSGKEY75structmsgform{ longmtype; charmtext[256];}msg;intmsgqid;voidcleanup();intmain(){ inti,pid; for(i=0;i<20;i++) signal(i,cleanup); intmsgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT);pid=getpid();printf("serverpid:%d\n",pid); for(;;){ msgrcv(msgqid,&msg,256,1000000,0);char*pint=msg.mtext;printf("server:receivefrompid:%s\n",pint);msg.mtype=atoi(msg.mtype); *pint=pid; printf("msg.mtype:%d\n",msg.mtype); sprintf(pint,"%d\0",pid);msgsnd(msgqid,&msg,256,0); }return0;}void