操作系统作业2 进程和进程通信

实验二进程和进程通信实验报告（一）实验目的⏹通过使用进程和进程通信方面的系统调用的，加深理解有关进程方面的基本概念。

通过实验对进程有进一步的感性认识，掌握系统V的IPC机制。

（二）实验题目⏹1．设计一个程序，创建一个子进程，使父子进程合作，协调地完成某一功能。

要求在该程序中还要使用进程的睡眠、进程图象改换、父进程等待子进程终止、信号的设置与传送（包括信号处理程序）、子进程的终止等有关进程的系统调用。

⏹2．利用UNIX的消息通信机制、共享内存机制（要用信号灯实施进程间的同步和互斥）实现两个进程间的数据通信。

具体的通信数据可从一个文件读出，接收方进程可将收到的数据写入一个新文件，以便能判断数据传送的正确性（对文件操不熟悉的同学可不必通过读写文件，只要键盘输入和输出至屏幕进行比较即可）。

（蓝字部分对一般同学不作要求）（三）实验报告要求⏹要求在实验室当场调试完成，经老师检查通过，登记，实验报告可免做。

⏹对于因特殊情况，不能到实验室上机的同学，可在自己的Linux机器上机，但要求写实验报告，包括题目、数据结构的说明，画出程序框图，在源程序中加入注释，说明程序的测试方法和测试结果，以及实验总结或体会。

⏹在实验报告中要有一幅Linux系统运行的截图，截图中要注释实验者的姓名或学号。

实验报告不要做压缩文件。

⏹为了截图，可以建立以学号为用户名的帐号，或在命令行中输入姓名或学号（会显示出错，没有关系），或在程序加入注释，再对其截图。

⏹至少要完成一道实验题。

一、运行程序（一）、数据结构说明和程序框图1、数据结构说明main()函数：子进程的创建都是在main()函数里面；signalfun(),是信号SIGUSR1对应的处理函数；writetofile函数，是对一个文件写如一定的内容的函数；readfromfile,是从一个文件里面读取内容的函数。

2、程序框图如下：（二）、源程序1、父子进程程序#include <sys/types.h>#include <signal.h>main(){int pid,status = 1;void func();signal(SIGUSR1,func); /* 预置信号处理程序,将SIGUSR1设置为func函数的功能*/while ((pid=fork( ))==-1);if (pid) { /* 父进程*/printf("It is the parent process.\n");printf("Parent: will send signal.\n");kill(pid,SIGUSR1); /* 发送信号,即发送执行func函数的信息*/ pid = wait(&status); /* 父进程等待子进程终止*/printf("Child process %d,status=%d \n",pid,status);}else { /* 子进程*/sleep (2); /* 等待接受信号*/printf("It is the child process.\n");printf("Child：signal is received.\n");execvp ("pwd",(char*)0); /* 映像改换,显示当前工作区,exevcp不用给出具体路径,(char*)0指向pwd命令*/printf("execl error.\n"); /* 映像改换失败*/exit(2);}printf ("Parent process finish. \n");}void func (){system("date");}2、消息通信机制/* msgcom.h */#include <errno.h>#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>#define MSGKEY 5678struct msgtype{long mtype;int text;};#include "msgcom.h"main(){ /* 请求进程*/struct msgtype buf;int qid,pid;qid=msgget(MSGKEY,IPC_CREAT|0666); /* MSGKEY为约定的消息队列关键字,访问控制权限为0666 */buf.mtype=1; /* 请求进程发送消息标识为1 */buf.text=pid=getpid(); /* 请求进程发送消息内容为进程标识*/msgsnd(qid,&buf,sizeof(buf.text), IPC_NOWAIT|04000); /* 发送消息正文长度为buf的大小*/msgrcv(qid,&buf,512,pid,MSG_NOERROR); /* 指定接收mtype=pid的信息，即请求进程发送给服务器处理后的信息*/printf("Request received a massags from server, type is: %d\n",buf.mtype);}#include "msgcom.h"main(){ /* 服务器进程*/struct msgtype buf;int qid;if((qid=msgget(MSGKEY,IPC_CREAT|0666))== -1)return(-1); /* 出错处理*/while(1){msgrcv(qid,&buf,512,1,MSG_NOERROR); /* 接收所有请求进程发送的消息*/printf("Server receive a request from process %d\n",buf.text);buf.mtype=buf.text; /* 将请求进程的标识数作为mtype的值，以便于请求进程识别*/msgsnd(qid,&buf,sizeof(int),IPC_NOW AIT|04000); /* 将消息发送给请求进程*/ }}3、共享内存机制#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/sem.h>#include <sys/shm.h>#include <stdio.h>#define SHMKEY 18001 /* 共享内存关键字*/#define SHMKEY2 18002#define SIZE 1024 /* 共享内存长度*/#define SEMKEY1 19001 /* 信号灯组1关键字*/#define SEMKEY2 19002 /* 信号灯组2关键字*/#define SEMKEY3 19003 /* 信号灯组3关键字*/static void semcall(sid,op)int sid,op;{struct sembuf sb;sb.sem_num = 0; /* 信号灯编号0 */sb.sem_op = op; /* 信号灯操作数加1或减1 */sb.sem_flg = 0; /* 操作标志*/if(semop(sid,&sb,1) == -1)perror("semop"); /* 出错处理*/};int creatsem(key) /* 信号灯组创建及初始化程序*/key_t key;{int sid;union semun { /* 如sem.h中已定义，则省略*/int val;struct semid_ds *buf;ushort *array;} arg;if((sid=semget(key,1,0666|IPC_CREAT))==-1) /* 创建1个关键字为1的信号灯组,访问控制权限为0666 */perror("semget"); /* 出错处理*/arg.val=1; /* 初值为1 */if(semctl(sid,0,SETV AL,arg)==-1) /* 将信号灯组的第一个信号灯的初值置1 */perror("semctl"); /* 出错处理*/return(sid);}void P(sid)int sid;{semcall(sid,-1); /*对关键字为sid信号灯组值减1，相当于wait */}void V(sid)int sid;{semcall(sid,1); /*对关键字为sid信号灯组值加1，相当于signal */}main(){char *segaddr,*segaddr2;int segid,segid2,sid1,sid2,sid3;if((segid=shmget(SHMKEY,SIZE,IPC_CREAT|0666))==-1) /* 创建共享内存段*/ perror("shmget"); /* 出错处理*/if((segid2=shmget(SHMKEY2,SIZE,IPC_CREA T|0666))==-1) /* 创建共享内存段2 */ perror("shmget"); /* 出错处理*/segaddr=shmat(segid,0,0); /* 将共享内存映射到进程数据空间*/segaddr2=shmat(segid2,0,0); /* 将共享内存2映射到进程数据空间*/sid1=creatsem(SEMKEY1); /* 创建三个信号灯，初值为1 */sid2=creatsem(SEMKEY2);sid3=creatsem(SEMKEY3);P(sid2); /* 置信号灯2值为0，表示缓冲区1空*/P(sid3); /* 置信号灯3值为0，表示缓冲区2空*/if(!fork()){if(!fork()){while(1){ /* 子进程的子进程，接收和输出*/P(sid3);printf("Received from Parent: %s\n",segaddr2);printf("Received from Grandparent: %s\n",segaddr);V(sid1);}}while(1){ /* 子进程，输入和存储*/P(sid2);scanf("%s",segaddr2);V(sid3);}}while(1) { /* 父进程，输入和存储*/P(sid1);scanf("%s",segaddr);V(sid2);}}(三) 测试方法：黑箱测试法二、测试结果1、父子进程通信2、消息通信1)请求进程2)服务器进程3、共享内存三、实验总结或体会进程间的通信的方法有很多种，可以通过管道、消息、信号、共享内存等等一些方法，来实现进程的协作，从而实现计算机间的协作，进而完成复杂的任务。