計算機操作系統(tǒng)實驗-進程通信(一)

進程通信（一）1．實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)如何利用管道機制、共享存儲區(qū)機制進行進程間的通信，并加深對上述通信機制的理解。2．實驗內(nèi)容(1)了解系統(tǒng)調(diào)用pipe()、shmget()、shmat()、shmdt()、shmctl()的功能和實現(xiàn)過程。(2)編寫一段程序，使其用管道來實現(xiàn)父子進程之間的進程通信。子進程向父進程發(fā)送自己的進程標識符，以及字符串“issendingamessagetoparent!”。父進程則通過管道讀出子進程發(fā)來的消息，將消息顯示在屏幕上，然后終止。(3)編寫一段程序，使其用共享存儲區(qū)來實現(xiàn)父子進程之間的進程通信。父進程創(chuàng)建一個長度為512字節(jié)的共享內(nèi)存空間，顯示寫入該共享內(nèi)存的數(shù)據(jù)；子進程將共享內(nèi)存也附加到自己的地址空間，并向共享內(nèi)存中寫入數(shù)據(jù)。3．實驗步驟(1)了解系統(tǒng)調(diào)用pipe()、shmget()、shmat()、shmdt()、shmctl()的功能和實現(xiàn)過程。pipe()創(chuàng)建一條管道進行信息傳輸。shmget()得到一個共享內(nèi)存標識符或創(chuàng)建一個共享內(nèi)存對象并返回共享內(nèi)存標識符shmat()連接共享內(nèi)存標識符為shmid的共享內(nèi)存，連接成功后把共享內(nèi)存區(qū)對象映射到調(diào)用進程的地址空間，隨后可像本地空間一樣訪問shmdt()用來斷開與共享內(nèi)存附加點的地址，禁止本進程訪問此片共享內(nèi)存shmctl()共享內(nèi)存管理，完成對共享內(nèi)存的控制(2)編寫一段程序，使其用管道來實現(xiàn)父子進程之間的進程通信。子進程向父進程發(fā)送自己的進程標識符，以及字符串“issendingamessagetoparent!”。父進程則通過管道讀出子進程發(fā)來的消息，將消息顯示在屏幕上，然后終止。程序代碼：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<fcntl.h>#include<unistd.h>intmain(){intpid1,pid2;intfd[2];charout[512],in[512];pipe(fd);pid1=fork();if(pid1==0){sprintf(out,"%dissendingamessagetoparent!\n",getpid());printf("%s",out);write(fd[1],out,sizeof(out));}else{read(fd[0],in,sizeof(out));printf("%s",in);}return0;}程序截圖：運行結(jié)果：(3)編寫一段程序，使其用共享存儲區(qū)來實現(xiàn)父子進程之間的進程通信。父進程創(chuàng)建一個長度為512字節(jié)的共享內(nèi)存空間，顯示寫入該共享內(nèi)存的數(shù)據(jù)；子進程將共享內(nèi)存也附加到自己的地址空間，并向共享內(nèi)存中寫入數(shù)據(jù)。程序代碼：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<sys/shm.h>#defineSHMKEY75intmain(){intid;char*addr;charmessage[512];id=shmget(SHMKEY,512,0777|IPC_CREAT);if(fork()==0){sprintf(message,"%dissendingmessagetoparent",getpid());printf("%s\n",message);addr=shmat(id,0,0);strcpy(addr,message);shmdt(addr);}else{wait(0);addr=shmat(id,0,0);printf("%s\n",addr);shmdt(addr);shmctl(id,IPC_RMID,0);}return0;}程序截圖：運行結(jié)果：4．思考自己寫的，有些地方不準確，如果錯誤還請指正(1)上述哪個通信機制提供了發(fā)送進程和接收進程之間的同步功能？這些同步是如何進行的？消息緩沖機制。當寫進程把一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寫入pipe，便去睡眠等待，直到讀進程取走數(shù)據(jù)后，再把它喚醒。當讀進程讀一空的pipe時，也應(yīng)睡眠等待，直到寫進程將數(shù)據(jù)寫入管道后，才將之喚醒，從而實現(xiàn)進程的同步。(2)上述通信機制各有什么特點，它們分別適合于何種場合？管道通信(PIPE)

兩個進程利用管道進行通信時．發(fā)送信息的進程稱為寫進程．接收信息的進程稱為讀進程。管道通信方式的中間介質(zhì)就是文件．通常稱這種文件為管道文件．它就像管道一樣將一個寫進程和一個讀進程連接在一起，實現(xiàn)兩個進程之間的通信。寫進程通過寫入端(發(fā)送端)往管道文件中寫入信息；讀進程通過讀出端(接收端)從管道文件中讀取信息。兩個進程協(xié)調(diào)不斷地進行寫和讀，便會構(gòu)成雙方通過管道傳遞信息的流水線。適用場合：數(shù)據(jù)單向流動，只能在具有親緣關(guān)系的進程間使用。優(yōu)缺點：簡單方便．但局限于單向通信的工作方式．并且只能在創(chuàng)建它的進程及其子孫進程之間實現(xiàn)管道的共享：有名管道雖然可以提供給任意關(guān)系的進程使用．但是由于其長期存在于系統(tǒng)之中，使用不當容易出錯。共享內(nèi)存通信(SHAREDMEMORY)

針對消息緩沖需要占用CPU進行消息復(fù)制的缺點．OS提供了一種進程間直接進行數(shù)據(jù)交換的通信方式一共享內(nèi)存顧名思義．這種通信方式允許多個進程在外部通信協(xié)議或同步，互斥機制的支持下使用同一個內(nèi)存段(作為中間介質(zhì))進行通信．它是一種最有效的數(shù)據(jù)通信方式，其特點是沒有中間環(huán)節(jié)．直接將共享的內(nèi)存頁面通過附接．映射到相互通信的進程各自的虛擬地址空間中．從而使多個進程可以直接訪問同一個物理內(nèi)存頁面．如同訪問自己的私有空間一樣(但實質(zhì)上不是私有的而是共享的)。因此這種進程間通信方式是在同一個計算機系統(tǒng)中的諸進程間實現(xiàn)通信的最快捷的方法．而它的局限性也在于此．即共享內(nèi)存的諸進程必須共處同一個計算機系統(tǒng)．有物理內(nèi)存可以共享才行。適用場合：內(nèi)存需要能被其他進程所訪問且高效率通訊。優(yōu)缺點：共享內(nèi)存針對消息緩沖的缺點改而利用內(nèi)存緩沖區(qū)直接交換信息，無須復(fù)制，快捷、信息