实验三 进程通信doc(DOC)

实验三进程通信(二)实验目的：1、理解进程通信原理和基本技术2、了解linux系统进程间通信机构（IPC）；3、理解linux关于共享内存的概念；4、掌握linux支持进程间共享内存的系统调用；5、巩固进程同步概念。

实验内容：（一）闹钟。

用c语言编程，实现进程间通过信号进行通信。

用fork（）创建两个进程，子进程在等待5秒后用系统调用kill（）向父进程发送SIGALRM 信号，父进程用系统调用signal（）捕捉SIGALRM信号。

参考程序如下：#include <signal.h>#include <stdio.h>#include <unistd.h>static int alarm_fired = 0; //闹钟未设置//模拟闹钟void ding(int sig){alarm_fired = 1; //设置闹钟}int main(){int pid;printf("alarm application starting\n");if((pid = fork( )) == 0){ //子进程5秒后发送信号SIGALRM给父进程sleep(5);kill(getppid(), SIGALRM);//exit(0);return 0;}//父进程安排好捕捉到SIGALRM信号后执行ding函数printf("waiting for alarm to go off\n");(void) signal(SIGALRM, ding);pause(); //挂起父进程，直到有一个信号出现if (alarm_fired)printf("Ding!\n");printf("done\n");//exit(0);return 0;}调试并运行程序。

观察程序运行结果。

（二）共享内存。

实现利用共享内存机制的生产者/消费者问题的解决方案。

生产者将数据写入共享内存。

消费者从共享内存取出数据，在屏幕输出。

参考如下程序：执行内容说明：1、首先调用shmget（）函数建立一块共享内存，大小为1024个字节，该函数返回创建的共享内存标识符。

2、然后调用fork（）产生一个子进程（生产者进程）。

子进程调用shmat（）函数将该共享内存链接（attach）到自己的虚存空间，即可通过普通的内存写操作（例如strcpy等），在该共享内存写入数据。

3、写完数据后，子进程调用shmdt（）函数断开与该共享内存的连接。

4、父进程sleep，直到子进程完成上述操作。

父进程（消费者）调用shmctl（）函数得到关于这块共享内存的相关消息，并打印出来。

5、父进程调用shmat（）函数将这块共享内存连接到自己的虚存空间，即可以通过普通的内存读操作（例如printf等），将该共享内存中的字符串读出来。

6、读完数据后，父进程调用shmdt（）函数断开与该内存的连接。

7、最后，父进程调用shmctl（）函数，销毁该共享内存。

#include<unistd.h>#include<sys/ipc.h>#include<sys/shm.h>#include<errno.h>#include <stdio.h>#include <string.h>#define KEY 1234 /*键*/#define SIZE 1024 /*欲建立的共享内存的大小*/int main(){int shmid;char *shmaddr;struct shmid_ds buf;shmid=shmget(KEY,SIZE,IPC_CREAT|0600); /*建立共享内存*/if(shmid==-1){printf("create share memory failed:%s",strerror(errno));return 0;}if(fork( )==0){ /*子进程*/sleep(2);shmaddr=(char*)shmat(shmid,NULL,0); /*系统自动选择一个地址连接*/if(shmaddr==(void*)-1){printf("connect to the share memory failed:%s",strerror(errno));return 0;}/*向共享内存内写数据*/strcpy(shmaddr,"hello,this is shared data.\n");shmdt(shmaddr); /*断开共享内存*///exit(0);return 0;}else{ /*父进程*/wait(0);shmctl(shmid,IPC_STA T,&buf); /*取得共享内存的相关信息*/printf("size of the share memory: shm_segsz=%dbytes\n",buf.shm_segsz);printf("process id of the creator:shm_cpid=%d\n",buf.shm_cpid);printf("process id of the last operator:shm_lpid=%d\n",buf.shm_lpid);shmaddr=(char*)shmat(shmid,NULL,0); /*系统自动选择一个地址连接*/if(shmaddr==(void*)-1){printf("connect the share memory failed:%s",strerror(errno));return 0;}printf("print the content of the share memory:");printf("%s\n",shmaddr);shmdt(shmaddr); /*断开共享内存*//*当不再有任何其它进程使用该共享内存时系统将自动销毁它*/shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL);}}调试并运行程序，观察程序是否总能正常运行，并请分析理由。

背景知识1、fork()创建一个新进程int fork()其中返回int取值意义如下：0：创建子进程，从子进程返回的id值大于0：从父进程返回的子进程id值-1：创建失败2、lockf(files,function,size):用作锁定文件的某些段或者整个文件，本函数适用的头文件为：#include<unistd.h>参数定义：int lockf(files,function,size)int files,function;long size;其中：files是文件描述符：function是锁定和解锁；1表示锁定，0表示解锁。

size 是锁定和解锁的字节数，若用0，表示从文件的当前位置到文件尾。

3、msgget(key,flag):获得一个消息的描述符，该描述符指定一个消息队列以便用于其他系统调用。

该函数使用偷文件如下：#include<sy/types.h>#include<sy/ipc.h>#include<sy/msg.h>参数定义int msgget(key,flag)key_tkey;int flag;语法格式：msgqid=msgget(key,flag)其中：msgid是该系统调用返回的描述符，失败则返回-1；flag 本身由操作允许权和控制命令值相“或”得到。

如：IP_CREAT|0400 是否该队列应被创建；IP_EXCL |0400 是否该队列的创建应是互斥的；等。

4、msgsnd(id,msgp,size,flag):发送一消息。

该函数是用头文件如下：#include<sy/types.h>#include<sy/ipc.h>#include<sy/msg.h>参数定义int msgnd(id,msgp,size,flag)int id,size,flag;struct msgbuf * msgp;其中：id是返回消息队列的描述符；msgp是指向用户存储区的一个构造体指针，size指示由msgp指向的数据结构中字符数组的长度；即消息的长度。

这个数组的最大值由MSG-MAX系统可调用参数来确定。

flag规定当核心用尽内部缓冲空间时应执行的动作；若在标志flag中末设置IPC_NOW AIT位，则当该消息队列中字节数超过一最大值时，或系统范围的消息数超过某一最大值时，调用msgsnd进程睡眠。

若是设置IPC_NOW AIT，则在此情况下，msgsnd立即返回。

5、msgrcv(id,msgp,size,type,flag):接受一消息。

该函数调用使用头文件如下：#include<sy/types.h>#include<sy/ipc.h>#include<sy/msg.h>参数定义int msgrcv(id,msgp,size,type,flag)int id,size,type,flag;struct msgbuf * msgq;struct sgbuf{long mtpe;chat mtext[];};语法格式：count=msgrcv(id,msgp,size,type,flag)其中：id是用来存放欲接收消息的拥护数据结构的地址；size是msgp中数据数组的大小；type是用户要读的消息类型：type为0:接收该队列的第一个消息；type为正：接收类型type的第一个消息；type为负：接收小于或等于type绝对值的最低类型的第一个消息。

flag规定倘若该队列无消息，核心应当做什么事，如果此时设置了IPC_NOWAIT 标志，则立即返回，若在flag中设置了MSG_NOERROR，且所接收的消息大小大于size，核心截断所接受的消息。

count是返回消息正文的字节数。

6、msgctl(id,cmd,buf):查询一个消息描述符的状态，设置它的状态及删除一个消息描述符。

调用该函数使用头文件如下：#include<sy/types.h>#include<sy/ipc.h>#include<sy/msg.h>参数定义int msgctl(id,cmd,buf)int id,cmd;struct msgbuf * msgq;struct msqid_ds * buf;其中：函数调用成功时返回0，调用不成功时返回-1。