計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)-進(jìn)程通信(一)

進(jìn)程通信（一）1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)如何利用管道機(jī)制、共享存儲(chǔ)區(qū)機(jī)制進(jìn)行進(jìn)程間的通信，并加深對(duì)上述通信機(jī)制的理解。2．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)了解系統(tǒng)調(diào)用pipe()、shmget()、shmat()、shmdt()、shmctl()的功能和實(shí)現(xiàn)過(guò)程。(2)編寫一段程序，使其用管道來(lái)實(shí)現(xiàn)父子進(jìn)程之間的進(jìn)程通信。子進(jìn)程向父進(jìn)程發(fā)送自己的進(jìn)程標(biāo)識(shí)符，以及字符串“issendingamessagetoparent!”。父進(jìn)程則通過(guò)管道讀出子進(jìn)程發(fā)來(lái)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(chǔ)區(qū)來(lái)實(shí)現(xiàn)父子進(jìn)程之間的進(jìn)程通信。父進(jìn)程創(chuàng)建一個(gè)長(zhǎng)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(jìn)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(shí)驗(yàn)步驟(1)了解系統(tǒng)調(diào)用pipe()、shmget()、shmat()、shmdt()、shmctl()的功能和實(shí)現(xiàn)過(guò)程。pipe()創(chuàng)建一條管道進(jìn)行信息傳輸。shmget()得到一個(gè)共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符或創(chuàng)建一個(gè)共享內(nèi)存對(duì)象并返回共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符shmat()連接共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符為shmid的共享內(nèi)存，連接成功后把共享內(nèi)存區(qū)對(duì)象映射到調(diào)用進(jìn)程的地址空間，隨后可像本地空間一樣訪問(wèn)shmdt()用來(lái)斷開與共享內(nèi)存附加點(diǎn)的地址，禁止本進(jìn)程訪問(wèn)此片共享內(nèi)存shmctl()共享內(nèi)存管理，完成對(duì)共享內(nèi)存的控制(2)編寫一段程序，使其用管道來(lái)實(shí)現(xiàn)父子進(jìn)程之間的進(jìn)程通信。子進(jìn)程向父進(jìn)程發(fā)送自己的進(jìn)程標(biāo)識(shí)符，以及字符串“issendingamessagetoparent!”。父進(jìn)程則通過(guò)管道讀出子進(jìn)程發(fā)來(lái)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(yùn)行結(jié)果：(3)編寫一段程序，使其用共享存儲(chǔ)區(qū)來(lái)實(shí)現(xiàn)父子進(jìn)程之間的進(jìn)程通信。父進(jìn)程創(chuàng)建一個(gè)長(zhǎng)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(jìn)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(yùn)行結(jié)果：4．思考自己寫的，有些地方不準(zhǔn)確，如果錯(cuò)誤還請(qǐng)指正(1)上述哪個(gè)通信機(jī)制提供了發(fā)送進(jìn)程和接收進(jìn)程之間的同步功能？這些同步是如何進(jìn)行的？消息緩沖機(jī)制。當(dāng)寫進(jìn)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(jìn)程取走數(shù)據(jù)后，再把它喚醒。當(dāng)讀進(jìn)程讀一空的pipe時(shí)，也應(yīng)睡眠等待，直到寫進(jìn)程將數(shù)據(jù)寫入管道后，才將之喚醒，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的同步。(2)上述通信機(jī)制各有什么特點(diǎn)，它們分別適合于何種場(chǎng)合？管道通信(PIPE)

兩個(gè)進(jìn)程利用管道進(jìn)行通信時(shí)．發(fā)送信息的進(jìn)程稱為寫進(jìn)程．接收信息的進(jìn)程稱為讀進(jìn)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(gè)寫進(jìn)程和一個(gè)讀進(jìn)程連接在一起，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)進(jìn)程之間的通信。寫進(jìn)程通過(guò)寫入端(發(fā)送端)往管道文件中寫入信息；讀進(jìn)程通過(guò)讀出端(接收端)從管道文件中讀取信息。兩個(gè)進(jìn)程協(xié)調(diào)不斷地進(jìn)行寫和讀，便會(huì)構(gòu)成雙方通過(guò)管道傳遞信息的流水線。適用場(chǎng)合：數(shù)據(jù)單向流動(dòng)，只能在具有親緣關(guān)系的進(jìn)程間使用。優(yōu)缺點(diǎn)：簡(jiǎn)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(jìn)程及其子孫進(jìn)程之間實(shí)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(jìn)程使用．但是由于其長(zhǎng)期存在于系統(tǒng)之中，使用不當(dāng)容易出錯(cuò)。共享內(nèi)存通信(SHAREDMEMORY)

針對(duì)消息緩沖需要占用CPU進(jìn)行消息復(fù)制的缺點(diǎn)．OS提供了一種進(jìn)程間直接進(jìn)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(gè)進(jìn)程在外部通信協(xié)議或同步，互斥機(jī)制的支持下使用同一個(gè)內(nèi)存段(作為中間介質(zhì))進(jìn)行通信．它是一種最有效的數(shù)據(jù)通信方式，其特點(diǎn)是沒有中間環(huán)節(jié)．直接將共享的內(nèi)存頁(yè)面通過(guò)附接．映射到相互通信的進(jìn)程各自的虛擬地址空間中．從而使多個(gè)進(jìn)程可以直接訪問(wèn)同一個(gè)物理內(nèi)存頁(yè)面．如同訪問(wèn)自己的私有空間一樣(但實(shí)質(zhì)上不是私有的而是共享的)。因此這種進(jìn)程間通信方式是在同一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的諸進(jìn)程間實(shí)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(jìn)程必須共處同一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)．有物理內(nèi)存可以共享才行。適用場(chǎng)合：內(nèi)存需要能被其他進(jìn)程所訪問(wèn)且高效率通訊。優(yōu)缺點(diǎn)：共享內(nèi)存針對(duì)消息緩沖的缺點(diǎn)改而利用內(nèi)存緩沖區(qū)直接交換信息，無(wú)須復(fù)制，快捷、信息