操作系统进程间基于消息队列的通信实验

linux基于线程通信技术聊天室的设计与实现 -回复

linux基于线程通信技术聊天室的设计与实现-回复Linux基于线程通信技术聊天室的设计与实现聊天室是一种常见的在线交流工具，它允许用户在不同地点之间进行实时对话。

为了实现一个基于线程通信技术的Linux聊天室，我们可以选择使用已有的进程间通信（IPC）机制中的一种，例如共享内存或消息队列。

本文将一步一步回答有关该主题的问题，为您介绍如何设计并实现一个Linux聊天室。

第一步：确定需求和设计目标在开始设计之前，我们需要明确聊天室的需求和设计目标。

在这里，我们希望实现一个具有以下特点的聊天室：1. 实时通信：聊天室应该能够在用户之间进行实时的消息传递。

2. 多用户支持：聊天室应该允许多个用户同时登录和交谈。

3. 可扩展性：聊天室应该可以轻松地添加更多的用户和功能，以适应不同的需求。

4. 兼容性：聊天室应该支持Linux操作系统，并能够在不同的平台上运行。

第二步：选择合适的线程通信技术在设计线程通信聊天室时，我们可以选择使用多种IPC机制，如共享内存、消息队列、命名管道等。

根据聊天室的设计目标，我们可以选择使用共享内存和消息队列来实现聊天室的通信功能。

共享内存允许多个进程访问同一块内存区域，从而实现数据的共享。

通过在内存中创建一个共享缓冲区，我们可以在其中存储消息数据，并通过读写指针来实现消息的传递。

每个用户可以通过从共享内存中读取数据来接收其他用户发送的消息，并可以通过写入数据到共享内存来发送自己的消息。

消息队列是另一种常用的IPC机制，它可以实现进程之间的异步通信。

通过创建一个消息队列，每个用户可以将自己的消息发送到队列中，并从队列中接收其他用户发送的消息。

这种方式比共享内存更灵活，可以轻松地实现多用户的消息传递。

在这里，我们可以选择使用共享内存来存储聊天室的消息数据，并使用消息队列来处理消息的传递。

第三步：设计线程通信聊天室的架构在设计聊天室的架构时，我们需要考虑以下几个方面：1. 服务器：设计一个服务器线程，用于接收和处理用户的连接请求，并将消息分发给其他在线用户。

ipc工作原理

ipc工作原理
IPC（Inter-Process Communication，进程间通信）是指操作系
统中用于不同进程之间进行数据交换和通信的机制。

它允许不同的进程之间共享资源、相互合作、传递数据等。

IPC的工作原理主要基于以下几个关键概念和机制：
1. 进程：指操作系统中正在运行的程序，每个进程都有独立的内存空间和执行环境。

2. 进程间通信：表示进程之间交换和共享数据的过程。

3. 通信通道：为进程提供数据交换的通道，可以是硬件设备（例如管道、消息队列等）或内核提供的软件机制（例如套接字、共享内存等）。

4. 数据传输：实际的数据交换过程，涉及数据的读写操作和两个进程的协调与同步。

具体的工作流程可以简要描述如下：
1. 创建通信通道：两个进程需要事先创建一个共享的通信通道，以便进行数据的传输和交流。

通道的创建可以通过系统调用或库函数来完成。

2. 传递数据：一方进程将要传递的数据写入到通信通道中，另一方进程则从通道中读取数据。

读写操作可以是阻塞或非阻塞的，根据实际需求进行选择。

3. 同步与协调：在数据的读写过程中，两个进程需要进行同步和协调，以保证数据传输的正确性和可靠性。

可以使用信号量、锁等机制来实现。

4. 完成通信：当数据传输完毕后，进程可以关闭通信通道，释放相关的资源。

IPC的工作原理可以根据具体的通信机制和技术实现方式进行扩展和解释。

常见的IPC技术包括管道、消息队列、共享内存、套接字等，它们各自有不同的特点和适用范围。

通过合理地选择和使用IPC技术，可以实现不同进程之间的高效通信和协作，提高系统的性能和功能。

操作系统进程通信

进程通信-----消息传递通信的实现方式
通信链路：
第一种方式（主要用于计算机网络中）：由发送进程在通信之前用显式的“建立连接”命令请求系统为之建立一条通信链路，在链路使用完后拆除链路。
第二种方式（主要用于单机系统中）：发送进程无须明确提出建立链路的请求，只须利用系统提供的发送命令（原语），系统会自动地为之建立一条链路。
邮箱特点：（1）每一个邮箱有一个唯一的标识符；（2）消息在邮箱中可以安全保存，只允许核准的用户随时
读取；（3）利用邮箱可以实现实时通信，又可以实现非实时通信。
进程通信-----信箱通信
信箱结构：
信箱定义为一种数据结构，在逻辑上可以分为：
• 1，信箱头，用以存放有关信箱的描述信息，如信箱标识符，信箱的拥有者，信箱口令，信箱的空格数等；
基于共享存储区的通信方式。在存储器中划出了一块共享存储区，各进程可通过对共享存储区中的数据的读和写来实现通信。适用于传输大量数据。
进程通信-----消息传递系统
消息传递机制：进程间的数据交换以消息为单位，程序员利用系统的通信原语（要
进行消息传递时执行send；当接收者要接收消息时执行receive）实现通信。这种通信方式属于高级通信。
b 接收区
原语描述
二、实例—消息缓冲队列通信机制
1、通信描述
PCB(B)
进程 A
进程 B
send (B,a)
mq mutex
sm
receive(b)
Emphead
a 发 sender: A 送 size:5 区 text:Hello
sender : A size : 5
i Text:Hello next: 0

29VxWorks移植实验

实验29 VxWorks移植实验一实验原理1 VxWorks内核的特点及BSP简介1.1 VxWorks内核的特点操作系统的实时性是一个相对的概念，一般指的是在相同的环境下、使用相同的输入，会在规定的时间内得到正确的响应。

一个实时操作系统内核需要满足许多特定的实时环境所提出的基本要求，这些内容包括：(1) 多任务由于真实世界的事件的异步性，能够运行许多并发进程或任务是很重要的。

多任务提供了一个较好的对真实世界的模拟，因为它允许对应于许多外部事件的多线程“同时”执行。

系统内核通过适当的策略分配CPU给这些任务来获得并发性。

(2) 抢占调度真实世界的事件具有继承的优先级，在分配CPU的时候要注意到这些优先级。

基于优先级的抢占调度，任务都被指定了优先级，在能够执行的任务（没有被挂起或正在等待资源）中，优先级最高的任务被分配CPU资源。

换句话说，当一个高优先级的任务变为可执行态，它会立即抢占当前正在运行的较低优先级的任务。

(3) 任务间的通讯与同步在一个实时系统中，可能有许多任务作为应用的一部分执行。

系统必须提供这些任务间的快速且功能强大的通信机制，内核也要提供同步机制，来有效地共享不可抢占的资源或临界资源。

(4) 任务与中断之间的通信尽管真实世界的事件通常作为中断方式到来，但为了提供有效的排队、优先级和减少中断延时，我们通常希望在任务级处理相应的工作。

所以需要在任务级和中断级之间进行通信，完成事件的传递。

VxWorks就是一个基于抢占式的实时操作系统，已经被广泛的应用到许多行业，VxWorks 操作系统具有很多优点，比如：（1）高度的可靠性操作系统的用户希望在一个工作稳定，可以信赖的环境中工作，所以操作系统的可靠性是用户首先要考虑的问题。

而稳定、可靠一直是VxWorks的一个突出优点。

自从对中国的销售解禁以来，VxWorks以其良好的可靠性在中国赢得了越来越多的用户。

（2）优秀的实时性实时性是指能够在限定时间内执行完规定的功能并对外部的异步事件作出响应的能力。

Linux内核空间与用户空间通信机制的研究

Linux内核空间与用户空间通信机制的研究Linux kernel space and user space communicationmechanism摘要Linux是一个源码开放的操作系统，无论是普通用户还是企业用户都可以编写自己的内核代码，再加上对标准内核的裁剪从而制作出适合自己的操作系统，深受大家喜爱。

Linux系统中，在使用虚拟内存技术的多任务系统上，内核和用户有不同的地址空间，因此，在内核与用户之间进行数据交换需要专门的机制来实现。

一个或多个内核模块的实现并不能满足一般Linux 系统软件的需要，因为内核的局限性太大，内核空间与用户空间进程通信的方法就显得尤为重要。

本文将列举几种内核态与用户态进程通信的方法：Netlink通信机制，基于文件系统的通信机制，内核启动参数通信机制，并用实验板对几种重要的通信机制进行验证，详细分析它们的实现和适用环境，优缺点，并做出比较。

提供用户适合使用这种通信机制的环境，以便更好的运用Linux操作系统。

关键字内核空间用户空间地址空间ABSTRACTLinux is an open source operating system, whether ordinary users or business users can write your own kernel code, with the modification of the standard kernel，everyone can make up their own operating system, which makes Linux popular.In Linux systems, in the use of multi-tasking system with virtual memory technology, the kernel and the user have different address spaces, so the change of data between kernel and user needs Special Method to achieve. One or more kernel modules can not meet the general needs of Linux system software, just because the limitations of the kernel, make it important that the process communication method between kernel space and user space. In this article I will list some kernel mode and user mode process communication methods: Netlink communication mechanism, communication mechanism based on the file system, the kernel boot parameters of communication mechanism.I will analysis of their implementation, application environment, the advantages and disadvantages in detail, and make the comparison. I will provide users with suitable environment for each communication mechanism in order to let others make good use of Linux operating system.Keywords kernel space user space address spaces目录第一章绪论 (1)1.1操作系统发展史 (1)1.2选题背景及研究意义 (2)1.3主要工作 (2)第二章内核空间与用户空间通信机制概述 (4)2.1L INUX嵌入式操作系统简介 (4)2.2课题研究所需知识点解释 (4)2.3内核空间与用户空间通信概述 (5)第三章用户空间与内核空间通信机制 (9)3.1N ETLINK通信机制 (9)3.2基于文件系统的通信机制 (14)3.3内核启动参数通信机制 (22)第四章典型通信机制的验证 (24)4.1验证环境简介 (24)4.2N ETLINK通信机制 (24)4.3 PROCFS通信使用方法 (27)4.4系统调用的使用方法 (29)第五章结论 (32)5.1九种通信机制总结 (32)致谢 (33)参考文献 (34)第一章绪论1.1 操作系统发展史操作系统的发展历程和计算机硬件的发展历程是密切相关的。

计算机操作系统实验教程

计算机操作系统实验教程徐慧中国矿业大学（北京）机电与信息工程学院计算机系二0 0四年四月实验简介 (2)实验一进程管理 (3)一、实验目的 (3)二、实验预备内容 (3)三、实验内容 (3)四、预备知识 (3)五实验指导 (4)实验二进程间的通信 (5)一、实验目的 (5)二、实验预备内容 (5)三、实验内容 (5)四、实验预备知识 (5)五、实验指导 (9)实验三存储管理 (10)一、实验目的 (10)二、实验内容 (10)三、实验预备知识 (10)四、实验指导 (13)实验四文件系统设计 (14)一、实验目的 (14)二、实验内容 (14)三、实验提示 (14)四、实验指导 (14)实验简介1．学时：16学时2．先修课程：计算机导论，高级语言程序设计，数据结构3．课程性质：专业基础必修课4．适合专业：计算机科学与技术5．内容简介：操作系统上机课程通Linux操作系统各自的编程接口，提供编程实例，由此加深学生对操作系统工作原理的领会和对操作系统实现方法的理解，并且使学生在程序设计方面得到基本的训练。

上机课程主要针对课本重点内容，以提高学生的动手能力，加深学生对相关的内容的理解而展开的实验课程。

在Linux环境下提供了关于操作系统的命令接口程序shell的编制、存储管理相关内容的实路、作业调研系统以及虚拟磁盘文件系统管理4个实验。

实验环境是基于Linux操作系统的。

在计算机软硬件课程的设置上，它起着承上启下的作用。

其特点是概念多、较抽象和涉及面广，其整体实现思想和技术又往往难于理解。

6．参考书：张尧学，史美林《计算机操作系统课程设计实验指导》清华大学出版社 2000年实验一进程管理一、实验目的(1)加深对进程概念的理解,明确进程的程序的区别;(2)可进一步认识并发执行的实质;(3)分析进程争用资源的现象,学习解决进程互斥的方法;(4)了解LINUX系统中进程通信的进本原理;二、实验预备内容(1)阅读LINUX 的sched.h源码文件,加深对进程管理概念的理解;(2)阅读LINUX的fork.c源码,分析进程的创建过程;三、实验内容(1)进程创建编写一段程序,使用系统调用fork()创建两个子进程.(2)进程的控制修改以编写的程序,将每个进程输出一个字符改为输出一句话,观察程序执行时屏幕上出现的现象;(3)编写一段程序实现软中断;(4)进程的管道通信;四、预备知识现代操作系统的重要特点是程序的并发执行，及系统所拥有的资源被共享和系统用户随机地使用系统。

进程的管理实验报告

一、实验目的1. 理解进程的基本概念和进程状态转换过程。

2. 掌握进程创建、进程同步和进程通信的方法。

3. 了解进程调度算法的基本原理和实现方法。

4. 通过实验加深对进程管理的理解，提高操作系统实践能力。

二、实验环境1. 操作系统：Linux2. 编程语言：C/C++3. 开发工具：GCC三、实验内容1. 进程创建与状态转换（1）使用fork()函数创建一个子进程，并观察父进程和子进程的进程ID。

（2）使用exec()函数替换子进程的映像，实现进程的创建。

（3）观察进程状态转换过程，如创建、运行、阻塞、就绪、终止等。

2. 进程同步（1）使用互斥锁（mutex）实现进程的互斥访问共享资源。

（2）使用信号量（semaphore）实现进程的同步，如生产者-消费者问题。

（3）观察进程同步的效果，确保进程安全执行。

3. 进程通信（1）使用管道（pipe）实现进程间的单向通信。

（2）使用消息队列（message queue）实现进程间的双向通信。

（3）使用共享内存（shared memory）实现进程间的快速通信。

（4）观察进程通信的效果，确保数据正确传递。

（1）实现基于优先级的进程调度算法，如先来先服务（FCFS）和最高优先级优先（HPF）。

（2）实现基于时间片的轮转调度算法（RR）。

（3）观察进程调度算法的效果，分析不同算法的优缺点。

四、实验步骤1. 编写程序实现进程创建与状态转换，使用fork()和exec()函数。

2. 编写程序实现进程同步，使用互斥锁和信号量。

3. 编写程序实现进程通信，使用管道、消息队列和共享内存。

4. 编写程序实现进程调度，使用优先级调度和时间片轮转调度。

5. 编译并运行程序，观察实验结果，分析实验现象。

五、实验结果与分析1. 进程创建与状态转换通过实验，我们成功创建了父进程和子进程，并观察到进程ID的变化。

在进程创建过程中，父进程的进程ID与子进程的进程ID不同，说明子进程是独立于父进程的实体。

嵌入式期末考试复习资料

嵌⼊式期末考试复习资料1、ARM 微处理器有 7种⼯作模式，它们分为两类⾮特权模式、特权模式。

其中⽤户模式属于⾮特权模式 ARM 处理器有两种总线架构，数据和指令使⽤同⼀接⼝的是冯诺依曼，数据和指令分开使⽤不同接⼝的是哈佛结4、ARM 微处理器复位后，PC 的地址通常是 0x0 ，初始的⼯作模式是Supervisor 。

5、ARM 微处理器⽀持虚拟内存，它是通过系统控制协处理器 CP15 和MMU（存储管理部件）来进⾏虚拟内存的存储和管理。

当系统发⽣数据异常和指令领取异常时，异常处理程序透过嵌⼊式操作系统的内存管理机制，通过MMU 交换物理内存和虚拟内存的页⾯，以保证程序正常执⾏。

6、编译链接代码时，有两种存储代码和数据的字节顺序，⼀种是⼩端对齐，另⼀种是打断对齐7、构建嵌⼊式系统开发环境的⼯具链有多种，其中开放源码的⼯具链是 GNU ⼯具链，ARM 公司提供的⼯具链是 ADS ⼯具链计算机有CISC 和RISC 两种类型，以ARM 微处理器为核⼼的计算机属于 RISC 类型，其指令长度是定长的1、⽬前使⽤的嵌⼊式操作系统主要有哪些？请举出六种较常⽤的。

Windows CE/Windows Mobile 、VxWork 、Linux 、uCos 、Symbian 、QNX 任选六 2、ARM 系统中的堆栈有四种，如下图。

请按图标出四种堆栈的类型。

ATPCS 编程规范约定使⽤的堆栈是哪⼀种？答：FD 、FA 、ED 、EA 。

ATPCS 编程规范约定使⽤的堆栈是FD3、Boot Loader 在嵌⼊式系统中主要起什么作⽤？完成哪些主要的⼯作？答：Boot Loader 是在嵌⼊式系统复位启动时，操作系统内核运⾏前，执⾏的⼀段程序。

通过Boot Loader ，初始化硬件设备，建⽴内存和I/O 空间映射图，为最2、ARM ⽀持两个指令集，ARM 核因运⾏的指令集不同，分别有两个状态 ARM 、 Thumb，状态寄存器CPSR 的 T 位反映了处理器运⾏不同指令的当前状态3、ARM 核有多个寄存器，其中⼤部分⽤于通⽤寄存器，有⼩部分作为专⽤寄存器， R15 寄存器⽤于存储PC ，R13通常⽤来存储 SPHi Address Hi Address4、搭建嵌⼊式开发环境，连接⽬标板，⼀般使⽤什么通信接⼝连接？在Windows 主机上使⽤什么软件建⽴连接？在Linux主机上使⽤什么软件建⽴连接？1、答：RS-232，以太⽹⼝、并⼝在Windows主机上使⽤超级终端软件在Linux主机上使⽤Minicom软件5嵌⼊式开发环境主要包括哪些组件？嵌⼊式系统开发需要交叉编译和在线调试的开发环境，主要包括●宿主机●⽬标机（评估电路板）●基于JTAG的ICD仿真器、或调试监控软件、或在线仿真器ICE●运⾏于宿主机的交叉编译器和链接器、以及开发⼯具链或软件开发环境●嵌⼊式操作系统6 在进⾏基于ARM核的嵌⼊式系统软件开发时，调⽤如下函数：int do_something(int arg1,void *arg2,char arg3,int *arg4)这四个参数通过什么⽅式从调⽤程序传⼊被调函数？根据ATPCS编程规范，调⽤函数和⼦程序通过R0——R3四个寄存器传递参数，超过四个参数使⽤堆栈传递。

CRH5型动车组列车网络控制系统

动车组运行故障信息远程智能分析判断系统<TIDS）研究与实践ooo列车网络控制系统采购意向主要简介CRH5型动车组列车网络控制系统<TCMS）可实现列车牵引、制动、供电、空调、门控、转向架等子系统和设备的实时监视和控制，并能自动识别列车编组。

支持列车实时诊断技术，可实现车地间的数据交换。

结合地面专家系统能对车载设备应用情况进行统计分析，提高维护作业效率，优化车辆布线，有利于减轻车辆自重。

b5E2RGbCAP动车组运行故障信息远程智能分析判断系统<TIDS）技术评审鉴定意见2018年12月19日，郑州铁路局科委组织专家对郑州铁路局车辆处和北京康拓红外技术股份有限公司合作研制的动车组运行故障信息远程智能分析判断系统<TIDS）进行了技术评审。

鉴定委员会审查了该系统的研制报告、技术报告、测试报告、运用报告，并对安装在郑州车辆段CRH5型动车组上的TIDS设备样机进行了现场测试。

经鉴定委员会讨论，形成以下评审意见：p1EanqFDPw1、该系统由车载终端设备和地面数据中心两部分构成，可采集动车组运行信息，并利用无线GPRS模块，远程传输至地面数据中心，终端软件通过对采集数据进行分析、判断，实现数据智能处理、自动报警等功能。

DXDiTa9E3d2、 TIDS车载终端设备实行模块化设计，机械设计合理，便于安装拆卸，应用方便，易于维护。

3、 TIDS系统软件可对动车组运行故障数据进行分类存储、智能分析、判断、报警，可实现动车组运行状态信息和故障信息的实时显示，并自动生成各类报表，系统软件设计易于数据挖掘研究和历史数据管理。

RTCrpUDGiT综上，TIDS系统采用GPRS和Internet网络技术，实现CRH5型动车组运行数据传输的及时性、准确性、完整性，可有效提高动车组运用故障的处置效率。

该系统设计合理，功能符合现场需要，技术达到国内先进水平，填补了CRH5型动车组远程数据传输监控的空白。

ipc测试方法

ipc测试方法IPC测试方法一、引言IPC（Inter-Process Communication，进程间通信）是指在操作系统中，两个或多个进程之间进行数据交换、信息传递和协同工作的一种机制。

在软件开发中，对IPC进行全面的测试是确保系统稳定性和可靠性的重要环节。

本文将介绍一些常用的IPC测试方法，帮助开发人员进行有效的测试。

二、IPC测试方法1. 静态分析法静态分析法是一种基于源代码或可执行文件进行分析的方法。

通过对代码的静态扫描和分析，可以发现潜在的IPC问题，如死锁、竞态条件等。

常用的静态分析工具有Lint、Coverity等。

开发人员可以使用这些工具对代码进行检查，及早发现和修复潜在的IPC问题。

2. 动态测试法动态测试法是通过运行程序来模拟实际环境，发现和验证IPC问题的方法。

常用的动态测试方法有单元测试、集成测试和系统测试。

2.1 单元测试单元测试是对程序中的最小功能单元进行测试的方法。

在IPC测试中，可以针对每个进程或模块编写相应的单元测试用例，验证其在IPC通信过程中的正确性。

例如，对于消息队列通信方式，可以编写发送和接收消息的单元测试用例，确保消息的正确传递和处理。

2.2 集成测试集成测试是将多个模块或进程组合在一起进行测试的方法。

在IPC 测试中，可以模拟实际的通信场景，测试不同进程间的通信是否正常。

例如，对于共享内存通信方式，可以编写多个进程同时读写共享内存的集成测试用例，验证数据的一致性和正确性。

2.3 系统测试系统测试是对整个系统进行测试的方法。

在IPC测试中，可以通过模拟实际的使用场景，测试系统在高并发、大负载等情况下的性能和稳定性。

例如，对于管道通信方式，可以编写多个进程同时读写管道的系统测试用例，测试系统的吞吐量和响应时间。

3. 异常情况测试法异常情况测试法是针对IPC通信中可能出现的异常情况进行测试的方法。

通过模拟网络故障、进程崩溃等异常情况，验证系统在异常情况下的健壮性和可恢复性。

windows进程间通信的几种方法

windows进程间通信的几种方法（实用版4篇）目录（篇1）1.引言2.Windows进程间通信概述3.管道通信4.共享内存通信5.消息队列通信6.套接字通信7.结论正文（篇1）一、引言Windows操作系统以其强大的功能和灵活性，吸引了众多用户。

在Windows平台上，进程间通信（IPC）是实现应用程序之间数据交换和协作的关键。

本文将介绍几种常用的Windows进程间通信方法。

二、Windows进程间通信概述Windows进程间通信是指不同进程之间通过某种机制实现数据交换。

它允许应用程序在不同的线程或进程之间传递信息，从而实现协同工作。

在Windows平台上，有多种进程间通信机制可供选择，包括管道、共享内存、消息队列和套接字等。

三、管道通信1.概述：管道是一种用于不同进程之间数据交换的同步机制。

它提供了一种单向数据流，可实现父子进程之间的通信。

2.创建：使用CreateNamedPipe函数创建命名管道或使用CreatePipe函数创建匿名管道。

3.读取/写入：使用ReadFile和WriteFile函数进行数据的读取和写入。

4.关闭：使用CloseHandle函数关闭管道句柄。

四、共享内存通信1.概述：共享内存允许多个进程访问同一块内存区域，从而实现数据共享和快速数据访问。

2.创建：使用CreateFileMapping函数创建共享内存映射。

3.读取/写入：使用MapViewOfFile函数将共享内存映射到进程的地址空间，并进行数据的读取和写入。

4.同步：使用原子操作或信号量进行数据的同步和互斥访问。

五、消息队列通信1.概述：消息队列允许不同进程之间传递消息，实现异步通信。

它可以实现消息的批量发送和接收，适用于高并发的消息传递场景。

2.创建：使用CreateMailslot函数创建消息队列。

3.发送/接收：使用SendMessage函数发送消息，使用SendMessage 函数的异步版本接收消息。

操作系统答案

操作系统答案目录习题一 (1)习题二 (3)习题三 (7)习题四 (15)习题一一．思考题3. 什么是操作系统？计算机系统中配置操作系统的主要目标是什么？答(p1)：操作系统是管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务，合理组织计算机工作流程和为用户有效使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。

配置操作系统的主要目标可归结为：(1) 方便用户使用(2) 扩大机器功能(3) 管理系统资源(4) 提高系统效率(5) 构筑开放环境。

5. 操作系统要为用户提供哪些基本和共性的服务？答(p25)：操作系统提供给程序和用户的共性服务大致有：(1) 创建程序(2) 执行程序(3) 数据I/O(4) 信息存取(5) 通信服务(6) 错误检测和处理9．试叙述系统调用的实现原理。

答（p28）系统调用的实现有以下几点：⑴编写系统调用处理程序⑵设计一张系统调用入口地址表，每个入口地址都指向一个系统调用的处理程序，有的系统还包含系统调用自带参数的个数⑶陷入处理机制，需开辟现场保护，以保存发生系统调用时的处理器现场。

10.试叙述系统调用与过程调用的主要区别。

答（p29）⑴调用形式不同……⑵被调用代码的位置不同……⑶提供方式不同……⑷调用的实现不同……二．应用题2. 一个计算机系统，有一台输入机和一台打印机，现有两道程序投入运行，且程序A先开始做，程序B后开始运行。

程序A的运行轨迹为：计算50ms、打印100ms、再计算50ms、打印100ms，结束。

程序B的运行轨迹为：计算50ms、输入80ms、再计算100ms，结束。

试说明(1)两道程序运行时，CPU有无空闲等待？若有，在哪段时间内等待？为什么会等待？(2)程序A、B有无等待CPU的情况？若有，指出发生等待的时刻。

答：画出两道程序并发执行图如下：(1) 两道程序运行期间，CPU存在空闲等待，时间为100至150ms之间(见图中有色部分)。

(2) 程序A无等待现象，但程序B有等待。

系统程序设计课程设计 (2)

系统程序设计课程设计简介本课程设计是在系统程序设计课程的指导下进行的。

系统程序设计是一门重要的计算机科学课程，涉及操作系统，网络编程，数据库等内容。

本课程设计旨在让学生深入了解系统程序设计的核心概念，提高其对计算机系统的理解和编程技能。

选题背景随着计算机科学技术的不断发展，对系统程序设计的需求也越来越高。

各种应用程序需要运行在操作系统之上，网络应用程序需要使用网络编程技术进行通信，数据库应用需要使用数据库技术进行数据管理等等。

因此，掌握系统程序设计技能成为计算机科学教育中的重要组成部分。

设计目标本课程设计旨在让学生掌握以下技能：1.编写基于操作系统的应用程序；2.使用网络编程技术进行通信；3.使用数据库管理系统进行数据管理；4.设计并实现一个较完整的系统程序。

设计内容阶段一：操作系统应用程序在第一阶段中，学生将学习如何使用操作系统接口来编写一些基本的应用程序，比如多进程并发编程、信号处理和进程间通信等。

这些应用程序将在Linux操作系统下进行开发。

其中，学生需要编写以下应用程序：1.多进程并发编程实现；2.基于信号机制的任务控制程序；3.基于共享内存和消息队列实现的进程间通信程序。

阶段二：网络编程在第二阶段中，学生将学习如何使用网络编程技术进行通信。

他们将使用TCP/IP协议和套接字编程接口来实现一个简单的网络应用程序。

具体要求如下：1.实现了一个基于TCP协议的客户端/服务器程序；2.实现能够处理多客户端请求的服务器程序；3.学生需要使用多线程或者异步I/O技术提高服务器性能。

阶段三：数据库应用在第三阶段中，学生将学习关系型数据库系统的设计和使用。

他们将使用MySQL数据库系统来管理数据，并编写一个基于Web的应用程序来演示数据管理的功能。

具体要求如下：1.学生需要设计一个适当的数据模型，并在MySQL数据库中实现；2.学生需要编写一个基于Web的应用程序，并使用ORM框架与数据库进行交互。

阶段四：系统程序设计在第四阶段中，学生将集成前面阶段的学习成果，并实现一个具有一定规模和功能的系统程序。

ipc规范

ipc规范IPC（Inter-Process Communication）是指进程间进行数据交换和共享资源的一种机制。

在现代操作系统中，为了提高系统的灵活性和效率，允许多个进程同时并发执行。

然而，不同进程之间的独立性也带来了一些问题，比如如何实现数据的传递、共享资源的访问以及进程之间的协作等。

为了解决这些问题，就需要使用IPC机制。

IPC机制主要包括两个方面：进程间的通信和进程间的同步。

进程间的通信是指进程之间进行数据交换的过程。

数据交换有多种方式，比如通过共享内存、消息队列、管道和Socket等。

其中，共享内存是最高效的通信方式，因为它不需要进行数据拷贝，而是直接通过共享内存区域进行数据传输。

而消息队列是一种基于缓冲区的通信方式，它能够缓解发送和接收进程之间的速度差异。

管道是一种半双工的通信方式，只能在具有共同祖先的进程之间进行通信。

Socket则是一种网络通信方式，可以在不同主机上的进程之间进行通信。

进程间的同步是指进程之间协调工作的过程。

在多进程并发执行的系统中，如果多个进程同时操作共享资源，就会引发竞态条件的问题，导致数据的不一致性和错误的结果。

为了解决这个问题，需要使用临界区、互斥量、信号量和条件变量等同步机制。

临界区是限制在同一时间只能有一个进程访问共享资源的关键代码段。

互斥量是一种二进制的同步机制，它能够保护共享资源不被多个进程同时访问。

信号量是一种计数器，用于表示某种资源的可用数量，进程可以通过申请和释放信号量来对资源进行控制。

条件变量则是一种机制，用于实现进程之间的等待和唤醒。

IPC规范是为了保证不同操作系统上的进程间通信和同步的一致性而制定的。

不同操作系统上的IPC机制可能存在一些差异，比如API的调用方式、参数的传递方式和权限的管理等。

为了确保在不同平台上的进程间通信和同步能够正常工作，需要遵循IPC规范中定义的接口和协议。

总之，IPC机制是现代操作系统中实现进程间通信和同步的重要手段。

北邮操作系统进程管理实验报告及源代码

进程管理实验报告1. 实验目的:（1）加深对进程概念的理解, 明确进程和程序的区别；（2）进一步认识并发执行的实质；（3）分析进程争用资源的现象, 学习解决进程互斥的方法；（4）了解Linux系统中进程通信的基本原理。

2. 实验预备内容（1）阅读Linux的sched.h源码文件, 加深对进程管理概念的理解；（2）阅读Linux的fork()源码文件, 分析进程的创建过程。

3.环境说明本次实验使用的是win7下的VMWare workstation虚拟机, 安装了ubuntu系统在ubuntu系统下使用code::blocks IDE编写代码并执行程序的4.实验内容:1.进程的创建:（1）实验题目和要求:编写一段程序, 使用系统调用fork() 创建两个子进程。

当此程序运行时, 在系统中有一个父进程和两个子进程活动。

让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示字符“a”, 子进程分别显示字符“b”和“c”。

试观察记录屏幕上的显示结果, 并分析原因。

（2）程序设计说明:参照书上的例子进行设计, 详见源代码（3）程序运行结果截图:（4）程序分析:a,b,c随机出现, 因为父进程与两个子进程之间并没有同步措施, 所以a,b,c随机打印出来, 也就是三个进程的活动次序是随机进行的, 不同的系统可能有不同的进程调度方式。

（5）源程序:#include<sys/types.h>#include<stdio.h>#include<unistd.h>int main(){pid_t pid1,pid2;if((pid1=fork())<0){printf("Fork Failed.\n");exit(-1);}else if((pid1=fork())==0)printf("b\n");else{if((pid2=fork())<0){printf("Fork Failed.\n");exit(-1);}else if((pid2=fork())==0)printf("c\n");else{wait(NULL);printf("a\n");exit(0);}}return 0;}2.进程的控制:要求一：（1）实验题目和要求:修改已经编写的程序, 将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话, 再观察程序执行时屏幕上出现的现象, 并分析原因。

嵌入式开发中的进程间通信

嵌入式开发中的進程間通信在嵌入式开发中，进程间通信（Inter-Process Communication，IPC）是一个非常重要的概念和技术。

嵌入式系统中的多个进程或任务可能需要相互通信和协作，以完成复杂的功能和任务。

本文将介绍嵌入式开发中的进程间通信技术，包括原理、常用方法和应用。

一、进程间通信的概念和原理在嵌入式系统中，进程是指执行中的程序实例，可以独立运行并具有自己的地址空间和上下文。

不同的进程可能需要相互通信和共享资源，以实现系统的功能和目标。

进程间通信即是指不同进程之间进行数据传递和信息交流的过程。

进程间通信的原理基于操作系统的支持，通过提供一组机制和接口，使得不同进程可以安全地进行数据传输和共享。

进程间通信可以在同一个处理器上的不同任务之间进行，也可以在不同处理器上的任务之间进行。

二、进程间通信的常用方法在嵌入式系统中，有多种方法可以实现进程间通信。

下面将介绍几种常用的方法。

1. 共享内存共享内存是一种高效的进程间通信方法，它允许不同的进程共享同一块物理内存区域。

不同的进程可以通过读写共享内存来实现数据的传递和共享。

共享内存的关键在于同步和互斥机制，确保各个进程对共享内存的访问不会发生冲突和竞争。

2. 信号量信号量是一种用于进程间同步和互斥的机制。

它可以用来解决多个进程访问共享资源时可能发生的冲突和竞争问题。

通过设置信号量的初值和对信号量进行P（阻塞）和V（唤醒）操作，不同进程可以按照特定的顺序进行访问和操作共享资源。

3. 消息队列消息队列是一种基于消息传递的进程间通信方法。

不同进程可以通过向消息队列发送消息和从消息队列接收消息来进行通信。

消息队列一般按照先进先出（FIFO）的原则进行消息的排队和传递。

4. 管道和套接字管道和套接字是一种基于文件描述符的进程间通信方法。

它们允许不同进程之间通过读写文件描述符进行数据传输和通信。

管道一般用于同一台主机上的进程通信，而套接字则可以在不同主机上的进程之间进行通信。

实验四 linux进程通信

修改后得到如下结果：
2、进程的管道通信
3、信号量实现进程同步
特点
Unix早期版本
在进程间通信方面表现较弱，利用pipe来传递大量数据
Unix system V版本
由三部分组成：消息（用于进程之间传递分类的格式化数据）、共享存储器（使得不同进程通过共享彼此的虚拟空间而达到互相对共享区操作和数据通信的目的）、信号量（机制用于通信进程之间的同步控制。信号量通常与共享储存器方式一起使用。）
实验报告
姓名
学号
专业班级
课程名称
操作系统实验
实验日期
成绩
指导教师
批改日期Biblioteka 实验名称实验四linux进程通信
一、实验目的：
1、理解信号和管道的概念及实现进程间通信的原理。
2、掌握和使用消息对流实现进程间的通信。
3、掌握和使用信号量实现进程同步。
4、掌握使用共享主存实现进程间的通信。
二、实验要求：
IPC版本
Linux
完整继承了system V进程间通信IPC
三、实验内容和步骤：
1、利用信号机制实现进程软中断通信
经过以上步骤，查阅相关资料，我学习到两点知识：
1、警告与错误是两个概念，警告存在的情况下程序仍能编译通过，但有错误就不可以。
2、exit与return功能相似，但主要用于非main函数中，正常执行即返回0值。

ipc解决方案

ipc解决方案
《跨进程通信（IPC）解决方案详解》
跨进程通信（IPC）是指不同进程之间进行数据交换和共享资
源的技术。

在现代的操作系统中，跨进程通信是非常常见的需求，因为不同进程之间需要进行信息的传递和共享，例如在Android系统中不同应用程序之间的数据交换，以及在操作系
统上运行的不同应用程序之间的协作。

解决跨进程通信的问题，需要采用一些成熟的技术和解决方案。

以下是一些常用的跨进程通信解决方案：
1. 基于Socket的通信：通过网络Socket进行数据传输，可以
实现不同进程之间的通信。

这种方式的优点是通用性强，可以在不同平台和不同编程语言中使用，但是性能相对较低。

2. 基于共享内存的通信：通过操作系统提供的共享内存机制，可以实现不同进程之间的内存数据共享。

这种方式的优点是性能很高，但是需要处理好进程间的同步和互斥关系。

3. 基于消息队列的通信：通过操作系统提供的消息队列机制，可以实现不同进程之间的异步通信。

这种方式的优点是实现简单，并且可以支持优先级队列和消息持久化等特性。

4. 基于Binder的跨进程通信：在Android系统中，可以使用Binder机制实现不同应用程序之间的跨进程通信。

Binder是Android系统中的一种IPC机制，可以很方便地进行进程间通
信。

以上是一些常用的跨进程通信解决方案，开发人员可以根据具体的需求和场景选择合适的解决方案。

在实际的应用开发中，跨进程通信是一个非常重要的技术，能够帮助开发人员构建更加复杂和功能丰富的应用程序。

IPC（进程间通信）详解

IPC（进程间通信）详解Linux环境下，进程地址空间相互独⽴，每个进程各⾃有不同的⽤户地址空间。

任何⼀个进程的全局变量在另⼀个进程中都看不到，所以进程和进程之间不能相互访问，要交换数据bi必须通过内核，在内核中开辟⼀块缓冲区，进程1把数据从⽤户空间放⾄内核缓冲区，进程2再从内核缓冲区把数据读⾛，内核提供的这种机制称为进程间通信（IPC InterProcess Communication）⼆、进程间通信的7种⽅式第⼀类：传统的Unix通信机制1. 管道/匿名管道(pipe)管道是半双⼯的，数据只能向⼀个⽅向流动；需要双⽅通信时，需要建⽴起两个管道。

只能⽤于⽗⼦进程或者兄弟进程之间(具有亲缘关系的进程);单独构成⼀种独⽴的⽂件系统：管道对于管道两端的进程⽽⾔，就是⼀个⽂件，但它不是普通的⽂件，它不属于某种⽂件系统，⽽是⾃⽴门户，单独构成⼀种⽂件系统，并且只存在与内存中。

数据的读出和写⼊：⼀个进程向管道中写的内容被管道另⼀端的进程读出。

写⼊的内容每次都添加在管道缓冲区的末尾，并且每次都是从缓冲区的头部读出数据。

管道的实质：管道的实质是⼀个内核缓冲区，进程以先进先出的⽅式从缓冲区存取数据，管道⼀端的进程顺序的将数据写⼊缓冲区，另⼀端的进程则顺序的读出数据。

该缓冲区可以看做是⼀个循环队列，读和写的位置都是⾃动增长的，不能随意改变，⼀个数据只能被读⼀次，读出来以后在缓冲区就不复存在了。

当缓冲区读空或者写满时，有⼀定的规则控制相应的读进程或者写进程进⼊等待队列，当空的缓冲区有新数据写⼊或者满的缓冲区有数据读出来时，就唤醒等待队列中的进程继续读写。

管道的局限：管道的主要局限性正体现在它的特点上：只⽀持单向数据流；只能⽤于具有亲缘关系的进程之间；没有名字；管道的缓冲区是有限的（管道制存在于内存中，在管道创建时，为缓冲区分配⼀个页⾯⼤⼩）；管道所传送的是⽆格式字节流，这就要求管道的读出⽅和写⼊⽅必须事先约定好数据的格式，⽐如多少字节算作⼀个消息（或命令、或记录）等等；2. 有名管道(FIFO)匿名管道，由于没有名字，只能⽤于亲缘关系的进程间通信。

基于LCM与ZeroMQ的进程间通信研究

电子科学技术ＵＲＬ：ｈｔｔｐ／／ｗｗｗ．ｃｈｉｎａ—ｅｓｔ．ｃｏｒｎ．ｃｎＤＯＩ：１０．１６４５３／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５—８５９５．２０１６．０４．０２８
ＩｎｔｅｒｐｒｏｃｅｓｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＢａｓｅｄｏｎ
ＬＣＭａｎｄＺｅｒｏＭＱ
摘要：进程间通信作为一个广泛的研究课题，具有显著的适用性。我们结合轻量级通信与编
组ＬｃＭ和零消息队列ＺｅｒｏＭＱ各自的特点，探究进程间通信新机制。这里我们采用ＬＣＭ的发布
／订阅模式来实现消息在网内的封送，同时，运用ＺｅｒｏＭＱ的请求／应答模式实现网间消息传递。
ＺｅｒｏＭＱ（ＺｅｒｏＭｅｓｓａｇｅＱｕｅｕｅ）提供了进程通信的ＡＰＩ、套接字和模式，相比于传统的端到端的（１：１的
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刘号等：基于ＬＣＭ与ＺｅｒｏＭＱ的进程间通信研究
关系）的Ｓｏｃｋｅｔ，ＺｅｒｏＭＱ所提供四类通信模式不仅可以支持传统的一对一的通信，还能实现一对多，甚至多对多的通信。人们对ＢＳＤ套接字的了解较多的是点对点的连接，点对点连接需要显式地建立连接、销毁连接、选择协议（ＴＣＰ／ＵＤＰ）和处理错误等，而ＺＭＱ屏蔽了这些细节。ＺｅｒｏＭＱ以统一接口支持多种底层通信方式：线程间通信、进程间通信以及跨主机通信】。
通信的流畅性，这就对各模块进程间通信提出更高的要求，进程间的信息实时传递就显得尤为重要。本文中，我们将引入一套进程间通信新机制，即ＬＣＭ与ＺｅｒｏＭＱ。