計算機操作系統實驗-進程通信(一)

進程通信（一）1．實驗目的學習如何利用管道機制、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．實驗內容(1)了解系統調用pipe()、shmget()、shmat()、shmdt()、shmctl()的功能和實現過程。(2)編寫一段程序，使其用管道來實現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)的共享內存空間，顯示寫入該共享內存的數據；子進程將共享內存也附加到自己的地址空間，并向共享內存中寫入數據。3．實驗步驟(1)了解系統調用pipe()、shmget()、shmat()、shmdt()、shmctl()的功能和實現過程。pipe()創(chuàng)建一條管道進行信息傳輸。shmget()得到一個共享內存標識符或創(chuàng)建一個共享內存對象并返回共享內存標識符shmat()連接共享內存標識符為shmid的共享內存，連接成功后把共享內存區(qū)對象映射到調用進程的地址空間，隨后可像本地空間一樣訪問shmdt()用來斷開與共享內存附加點的地址，禁止本進程訪問此片共享內存shmctl()共享內存管理，完成對共享內存的控制(2)編寫一段程序，使其用管道來實現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：運行結果：(3)編寫一段程序，使其用共享存儲區(qū)來實現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)的共享內存空間，顯示寫入該共享內存的數據；子進程將共享內存也附加到自己的地址空間，并向共享內存中寫入數據。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。當寫進程把一定數量的數據寫入pipe，便去睡眠等待，直到讀進程取走數據后，再把它喚醒。當讀進程讀一空的pipe時，也應睡眠等待，直到寫進程將數據寫入管道后，才將之喚醒，從而實現進程的同步。(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。兩個進程協調不斷地進行寫和讀，便會構成雙方通過管道傳遞信息的流水線。適用場合：數據單向流動，只能在具有親緣關系的進程間使用。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管道的共享：有名管道雖然可以提供給任意關系的進程使用．但是由于其長期存在于系統之中，使用不當容易出錯。共享內存通信(SHAREDMEMORY)

針對消息緩沖需要占用CPU進行消息復制的缺點．OS提供了一種進程間直接進行數據交換的通信方式一共享內存顧名思義．這種通信方式允許多個進程在外部通信協議或同步，互斥機制的支持下使用同一個內存段(作為中間介質)進行通信．它是一種最有效的數據通信方式，其特點是沒有中間環(huán)節(jié)．直接將共享的內存頁面通過附接．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存頁面．如同訪問自己的私有空間一樣(但實質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中的諸進程間實現通信的最快捷的方法．而它的局限性也在于此．即共享內存的諸進程必須共處同一個計算機系統．有物理內存可以共享才行。適用場合：內存需要能被其他進程所訪問且高效率通訊。優(yōu)缺點：共享內存針對消息緩沖的缺點改而利用內存緩沖區(qū)直接交換信息，無須復制，快捷、信息