Linux进程间通信(2)实验报告

1、精选文档试验六：Linux进程间通信（2）（4课时）试验目的：理解进程通信原理；把握进程中信号量、共享内存、消息队列相关的函数的使用。试验原理：Linux下进程通信相关函数除上次试验所用的几个还有：信号量 信号量又称为信号灯，它是用来协调不同进程间的数据对象的，而最主要的应用是前一节的共享内存方式的进程间通信。要调用的第一个函数是semget，用以获得一个信号量ID。 int semget(key_t key, int nsems, int flag); key是IPC结构的关键字，flag将来打算是创建新的信号量集合，还是引用一个现有的信号量集合。nsems是该集合中的信号量数。假如是创建新

2、 集合（一般在服务器中），则必需指定nsems；假如是引用一个现有的信号量集合（一般在客户机中）则将nsems指定为0。 semctl函数用来对信号量进行操作。 int semctl(int semid, int semnum, int cmd, union semun arg); 不同的操作是通过cmd参数来实现的，在头文件sem.h中定义了7种不同的操作，实际编程时可以参照使用。 semop函数自动执行信号量集合上的操作数组。 int semop(int semid, struct sembuf semoparray, size_t nops); semoparray是一个指针，它指向一个

3、信号量操作数组。nops规定该数组中操作的数量。ftok原型如下：key_t ftok( char * fname, int id )fname就是指定的文件名(该文件必需是存在而且可以访问的)，id是子序号，虽然为int，但是只有8个比特被使用(0-255)。当成功执行的时候，一个key_t值将会被返回，否则 -1 被返回。共享内存共享内存是运行在同一台机器上的进程间通信最快的方式，由于数据不需要在不同的进程间复制。通常由一个进程创建一块共享内存区，其余进程对这块内存区进行读写。首先要用的函数是shmget，它获得一个共享存储标识符。 #include <sys/types.

4、h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> int shmget(key_t key, int size, int flag); 当共享内存创建后，其余进程可以调用shmat（）将其连接到自身的地址空间中。 void *shmat(int shmid, void *addr, int flag); shmid为shmget函数返回的共享存储标识符，addr和flag参数打算了以什么方式来确定连接的地址，函数的返回值即是该进程数据段所连接的实际地址，进程可以对此

5、进程进行读写操作。 断开共享内存连接：与shmat函数相反，shmdt是用来断开与共享内存附加点的地址，禁止本进程访问此片共享内存函数原型int shmdt(const void *shmaddr)函数传入值shmaddr：连接的共享内存的起始地址函数返回值成功：0出错：-1，错误缘由存于error中附加说明本函数调用并不删除所指定的共享内存区，而只是将从前用shmat函数连接（attach）好的共享内存脱离（detach）目前的进程错误代码EINVAL：无效的参数shmaddr。消息队列消息队列就是一个消息的链表。可以把消息看作一个记录，具有特定的格式以及特定的优先级。1.创建新消

6、息队列或取得已存在消息队列原型：int msgget(key_t key, int msgflg);参数：     key：键值，可以指定，也可以由函数ftok生成。     msgflg：IPC_CREAT值，若没有该队列，则创建一个并返回新标识符；若已存在，则返回原标识符。             IPC_EXCL值，若没有该队列，则返回-1；若已存在，则返回0。2.向队列读/写消息原型：msgrcv从队列中取用消息：ssize_t msgrcv(in

7、t msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);msgsnd将数据放到消息队列中：int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);参数：     msqid：消息队列的标识码     msgp：指向消息缓冲区的指针，此位置用来临时存储发送和接收的消息     msgsz：消息的大小。     msgtyp：从消息队列内读取

8、的消息形态。假如值为零，则表示消息队列中的全部消息都会被读取。msgflg：用来指明核心程序在队列没有数据的状况下所应实行的行动。3.设置消息队列属性原型：int msgctl ( int msgqid, int cmd, struct msqid_ds *buf );参数：msgctl 系统调用对 msgqid 标识的消息队列执行 cmd 操作，系统定义了 3 种 cmd 操作： IPC_STAT , IPC_SET , IPC_RMID      IPC_STAT : 该命令用来猎取消息队列对应的 msqid_ds 数据结构，并将

9、其保存到 buf 指定的地址空间。      IPC_SET : 该命令用来设置消息队列的属性，要设置的属性存储在buf中。           IPC_RMID : 从内核中删除 msqid 标识的消息队列。试验内容：1、 完成教材上信号量实例，想一下ftok函数的作用？修改例子，创建2个进程完成原来父子进程对应的操作。子进程代码：#include<sys/types.h>#include<unistd.h>#include<stdio.h>#include<s

10、tdlib.h>#include<sys/types.h>#include<sys/sem.h>#include<sys/ipc.h>#define DELAY_TIME 3union semun int val;struct semid_ds *buf;unsigned short *array;int init_sem(int sem_id,int init_value)union semun sem_union;sem_union.val = init_value;if(semctl(sem_id,0, SETVAL,sem_union)=-1)

11、perror("Initialize semaphore");return -1;return 0;int del_sem(int sem_id)union semun sem_union;if(semctl(sem_id,0,IPC_RMID,sem_union)=-1)perror("Delete semaphore");return -1;int sem_p(int sem_id)struct sembuf sem_b;sem_b.sem_num =0 ;sem_b.sem_op =-1;sem_b.sem_flg=SEM_UNDO;if(semo

12、p(sem_id,&sem_b,1)=-1)perror("P operation");return -1;return 0;int sem_v(int sem_id)struct sembuf sem_b;sem_b.sem_num =0 ;sem_b.sem_op =1;sem_b.sem_flg=SEM_UNDO;if(semop(sem_id,&sem_b,1)=-1)perror("V operation");return -1;return 0;int main()pid_t result;int sem_id;sem_id

13、=semget(ftok(".",'a'),1,0666|IPC_CREAT);init_sem(sem_id,0);printf("Child process will wait for some seconds.n");sleep(DELAY_TIME);printf("The returned valud is %d in the child process(PID = %d)n",result,getpid();sem_v(sem_id);等待进程：#include<sys/types.h>#inc

14、lude<unistd.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<sys/types.h>#include<sys/sem.h>#include<sys/ipc.h>#define DELAY_TIME 3union semunint val;struct semid_ds *buf;unsigned short *array;int init_sem(int sem_id,int init_value)union semun sem_union;sem_union.val

15、 = init_value;if(semctl(sem_id,0, SETVAL,sem_union)=-1)perror("Initialize semaphore");return -1;return 0;int del_sem(int sem_id)union semun sem_union;if(semctl(sem_id,0,IPC_RMID,sem_union)=-1)perror("Delete semaphore");return -1;int sem_p(int sem_id)struct sembuf sem_b;sem_b.sem_

16、num =0 ;sem_b.sem_op =-1;sem_b.sem_flg=SEM_UNDO;if(semop(sem_id,&sem_b,1)=-1)perror("P operation");return -1;return 0;int sem_v(int sem_id)struct sembuf sem_b;sem_b.sem_num =0 ;sem_b.sem_op =1;sem_b.sem_flg=SEM_UNDO;if(semop(sem_id,&sem_b,1)=-1)perror("V operation");retur

17、n -1;return 0;int main()pid_t result;int sem_id;sem_id =semget(ftok(".",'a'),1,0666|IPC_CREAT);init_sem(sem_id,0);sem_p(sem_id);printf("The returned value is %d in the father process (PID =%d)n",result,getpid();sem_v(sem_id);del_sem(sem_id);2、 完成教材上共享内存实例，查看运行状况。然后修改ftok函

18、数的参数，并编写两个进程完成实例原来的工作。代码：#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#define BUFFER_SIZE 2048int main()pid_t pid;int shmid;char *shm_addr;char flag= "WROTE"char buffBUFFER_SIZE;if(

19、shmid = shmget(IPC_PRIVATE,BUFFER_SIZE,0666)<0)perror("shmget");exit(1);elseprintf("Create shared-memory: %d n",shmid);system("ipcs -m");pid = fork();if(pid=-1)perror("fork");exit(1);else if(pid = 0)if(shm_addr = shmat(shmid,0,0)=(void*)-1)perror("Chil

20、d: shmat");exit(1);elseprintf("Child:Attach shared-memory: %pn",shm_addr);system("ipcs -m");while(strncmp(shm_addr,flag,strlen(flag)printf("Child: Wait for enable data . n");sleep(5);strcpy(buff,shm_addr+strlen(flag);printf("Chil: Shared-memory:%sn",buff);if(shmdt(shm_addr)<0)perror("shmdt");exit(1);elseprintf("Child: Deattach shared-memoryn");system("ipcs -m");if(shmctl(shmid,IPC_