实验三进程通信一管道及共享内存.docx

实验三进程通信一管道及共享内存.docx

《实验三进程通信一管道及共享内存.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验三进程通信一管道及共享内存.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

实验三进程通信一管道及共享内存

操作系统实验报告

实验三、进程通信

（一）

——管道及共享内存

一、实验目的

1）加深对管道通信的了解

2）掌握利用管道进行通信的程序设计

3）了解共享内存通信的程序设计方法

4）了解和熟悉Linux支持的共享存储区机制

二、实验内容

任务一、

（1）阅读以上父子进程利用管道进行通信的例子（例1），写出程序的运行结果并分析。

（2）编写程序：

父进程利用管道将一字符串交给子进程处理。

子进程读字符串，将里面的字符反向后再交给父进程，父进程最后读取并打印反向的字符串。

任务二、

（1）阅读例2的程序，运行一次该程序，然后用ipcs命令查看系统中共享存储区的情况，再次执行该程序，再用ipcs命令查看系统中共享内存的情况，对两次的结果进行比较，并分析原因。

最后用ipcrm命令删除自己建立的共享存储区。

（有关ipcs和ipcrm介绍见后面一页）

（2）每个同学登陆两个窗口，先在一个窗口中运行例3程序1（或者只登陆一个窗口，先在该窗口中以后台方式运行程序1），然后在另一个窗口中运行例3程序2，观察程序的运行结果并分析。

运行结束后可以用ctrl+c结束程序1的运行。

（3）编写程序：

使用系统调用shmget（），shmat（），shmdt（），shmctl（），编制程序。

要求在父进程中生成一个30字节长的私有共享内存段。

接下来，设置一个指向共享内存段的字符指针，将一串大写字母写入到该指针指向的存贮区。

调用fork（）生成子进程，让子进程显示共享内存段中的内容。

接着，将大写字母改成小写，子进程修改共享内存中的内容。

之后，子进程将脱接共享内存段并退出。

父进程在睡眠5秒后，在此显示共享内存段中的内容（此时已经是小写字母）。

三、代码及运行结果分析

（1）阅读以上父子进程利用管道进行通信的例子（例1），写出程序的运行结果并分析

实验代码：

#include

main（）

{intx,fd[2];

charbuf[30],s[30];

pipe（fd）;

while（（x=fork（））==-1）;

if（x==0）

{

close（fd[0]）;

printf（"ChildProcess!

\n"）;

strcpy（buf,"Thisisanexample\n"）;

write（fd[1],buf,30）;

exit（0）;

}

else{

close（fd[1]）;

printf（"ParentProcess!

\n"）;

read（fd[0],s,30）;

printf（"%s\n",s）;

}

}

运行结果：

分析：

调用pipe（fd）;创建一个管道后，接着调用fork（）函数产生两个进程，首先开始执行子进程，关闭管道出口，通过管道入口向管道中写入内容。

执行if语句后，进入else语句块内开始父进程，管道入口关闭，通过管道出口端从管道中读取之前写入内容，最后输出出来

（2）编写程序：

父进程利用管道将一字符串交给子进程处理。

子进程读字符串，将里面的字符反向后再交给父进程，父进程最后读取并打印反向的字符串。

实验代码：

#include

main（）

{intx,count,left,right,temp,fd[2],fe[2];

charc,buf[30],s[30];

pipe（fd）;

pipe（fe）;

printf（"pleaseinputalineofchar"）;

scanf（"%s",buf）;

while（（x=fork（））==-1）;

if（x==0）

{

close（fd[0]）;

close（fe[1]）;

printf（"ChildProcess!

\n"）;

write（fd[1],buf,30）;

read（fe[0],buf,30）;

printf（"%s\n",buf）;

exit（0）;

}

else{

close（fd[1]）;

close（fe[0]）;

count=0;

do

{read（fd[0],&c,1）;

s[count++]=c;

}while（c!

='\0'）;

printf（"ParentProcess!

\n"）;

printf（"%s\n",s）;

count-=2;

for（left=0,right=count;left<=count/2;left++,right--）{

temp=s[left];

s[left]=s[right];

s[right]=temp;

}

write（fe[1],s,30）;

wait（0）;

}

运行结果：

（3）阅读例2的程序，运行一次该程序，然后用ipcs命令查看系统中共享存储区的情况，再次执行该程序，再用ipcs命令查看系统中共享内存的情况，对两次的结果进行比较，并分析原因。

最后用ipcrm命令删除自己建立的共享存储区。

（有关ipcs和ipcrm介绍见后面一页）

实验代码：

#include

#include

#include

main（）

{

key_tkey=208;/*在实际实验过程中，为了避免每个同学建立的共享存储区关键字一样而相互干扰，关键字请用学号末3位*/

intshmid_1,shmid_2;

if（（shmid_1=shmget（key,1000,0644|IPC_CREAT））==-1）{

perror（"shmgetshmid_1"）;exit

（1）;

}

printf（"Firstsharedmemoryidentifieris%d\n",shmid_1）;

if（（shmid_2=shmget（IPC_PRIVATE,20,0644））==-1）{

perror（"shmgetshmid_2"）;exit

（2）;

}

printf（"Secondsharedmemoryidentifieris%d\n",shmid_2）;

exit（0）;

}

运行结果：

Ipcs查看：

再次运行：

再次用ipcs查看：

Ipcrm删除

分析：

成功，返回共享内存段的标识符，内核中用于唯一的标识一个对象。

对存在于内核存贮空间中的每个共享内存段，内核均为其维护着一个数据结构shmid_ds。

失败，返回－1，设置errno。

①第一个参数key（键值）用来创建IPC标识符，shmget（）返回的标识符与key值一一对应，不同的key值返回不同的标识符。

②第二个参数size，决定了共享内存段的大小（若访问已存在的内存段，该参数可设为0）。

有最大字节数的限制

③第三个参数shmflag，用于设置访问权限及标识创建条件。

对两次的结果进行比较：

两次运行结束后的第二个共享标识符是不一样的。

在用ipcs查看时，共享内存段中的关键字，共享内存标识符，访问权限，字节等都是不一样的。

（4）每个同学登陆两个窗口，先在一个窗口中运行例3程序1（或者只登陆一个窗口，先在该窗口中以后台方式运行程序1），然后在另一个窗口中运行例3程序2，观察程序的运行结果并分析。

运行结束后可以用ctrl+c结束程序1的运行。

实验代码：

#include

#include

#include

#defineSHMKEY208/*在实际实验过程中，为了避免每个同学建立的共享存储区关键字一样而相互干扰，关键字请用学号末3位*/

#defineK1024

intshmid;

main（）

{

inti,*pint;

char*addr;

externchar*shmat（）;

externcleanup（）;

for（i=0;i<20;i++）signal（i,cleanup）;

shmid=shmget（SHMKEY,16*K,0777|IPC_CREAT）;/*建立16K共享区SHMKEY*/

addr=shmat（shmid,0,0）;/*挂接，并得到共享区首地址*/

printf（"addr0x%x\n",addr）;

pint=（int*）addr;

for（i=0;i<256;i++）*pint++=i;

pause（）;/*等待接收进程读*/

}

cleanup（）

{

shmctl（shmid,IPC_RMID,0）;

exit（）;

}

运行结果：

分析：

首先系统通过调用shmctl对shmid指向的内存段进行删除操作，接着系统调用shmget创建一个16*1024字节的共享内存段，成功返回共享内存段的标识符给shmid，系统再次调用shmat连接内存段，返回该共享内存段连接到调用进程地址空间上的地址addr。

实验代码：

#include

#include

#include

#defineSHMKEY208/*在实际实验过程中，为了避免每个同学建立的共享存储区关键字一样而相互干扰，关键字请用学号末3位*/

#defineK1024

intshmid;

main（）

{

inti,*pint;

char*addr;

externchar*shmat（）;

shmid=shmget（SHMKEY,8*K,0777）;/*取共享区SHMKEY的id*/

addr=shmat（shmid,0,0）;/*连接共享区*/

pint=（int*）addr;

for（i=0;i<256;i++）

printf（"%d\n",*pint++）;/*打印共享区中的内容*/

}

运行结果：

分析：

例3_1程序后台运行时，该程序开始执行，系统调用shmget创建一个8*1024字节的共享内存段，再通过调用shmat挂接内存段，由系统选择挂接地址，最终输出转换后的挂接地址。

需要指出的是，共享存储区机制只为通信进程提供了访问共享存储区的操作条件，而对通信的同步控制则要依靠信号量机制等才能完成。

（5）编写程序：

使用系统调用shmget（），shmat（），shmdt（），shmctl（），编制程序。

要求在父进程中生成一个30字节长的私有共享内存段。

接下来，设置一个指向共享内存段的字符指针，将一串大写字母写入到该指针指向的存贮区。

调用fork（）生成子进程，让子进程显示共享内存段中的内容。

接着，将大写字母改成小写，子进程修改共享内存中的内容。

之后，子进程将脱接共享内存段并退出。

父进程在睡眠5秒后，在此显示共享内存段中的内容（此时已经是小写字母）。

实验代码：

#include

#include

#include

#defineSHMKEY208/*在实际实验过程中，为了避免每个同学建立的共享存储区关键字一样而相互干扰，关键字请用学号末3位*/

#defineK1024

intshmid;

main（）

{

inti;

char*pint;

char*addr;

externchar*shmat（）;

externcleanup（）;

for（i=0;i<20;i++）signal（i,cleanup）;

shmid=shmget（SHMKEY,16*K,0777|IPC_CREAT）;/*建立16K共享区SHMKEY*/

addr=shmat（shmid,0,0）;/*挂接，并得到共享区首地址*/

printf（"addr0x%x\n",addr）;

pint=（char*）addr;

for（i='a';i<='e';i++）*pint++=i;

pause（）;/*等待接收进程读*/

}

cleanup（）

{

shmctl（shmid,IPC_RMID,0）;

exit（）;

}

#include

#include

#include

#defineSHMKEY208/*在实际实验过程中，为了避免每个同学建立的共享存储区关键字一样而相互干扰，关键字请用学号末3位*/

#defineK1024

intshmid;

main（）

{

inti;

char*pint;

char*addr;

externchar*shmat（）;

shmid=shmget（SHMKEY,8*K,0777）;/*取共享区SHMKEY的id*/

addr=shmat（shmid,0,0）;/*连接共享区*/

pint=（char*）addr;

for（i=0;i<5;i++）

printf（"%c\n",-32+*pint++）;/*打印共享区中的内容*/

}

结果无法正确运行

四、实验心得

通过本次实验了解了管道进程间通信形式，，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；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。

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。

基本达到了本次实验的要求。

另外，对于共享内存也有一定的了解,学会通过创建多个管道实现父子进程间的通信，对于共享内存通信的工作机制也有了一定的了解，总之，本次实验自己收获了很多。