进程间通信实验报告

进程间通信实验报告班级：10网工三班学生姓名：谢昊天学号：1215134046实验目的和要求：Linux系统的进程通信机构(IPC)允许在任意进程间大批量地交换数据。本实验的目的是了解和熟悉Linux支持的消息通讯机制及信息量机制。实验内容与分析设计：（1）消息的创建，发送和接收。①使用系统调用msgget(),msgsnd(),msgrev(),及msgctl()编制一长度为1k的消息的发送和接收程序。②观察上面的程序，说明控制消息队列系统调用msgctl()在此起什么作用？（2）共享存储区的创建、附接和段接。使用系统调用shmget(),shmat(),sgmdt(),shmctl(),编制一个与上述功能相同的程序。（3）比较上述（1），（2）两种消息通信机制中数据传输的时间。实验步骤与调试过程：1.消息的创建，发送和接收：(1)先后通过fork()两个子进程，SERVER和CLIENT进行通信。(2)在SERVER端建立一个Key为75的消息队列，等待其他进程发来的消息。当遇到类型为1的消息，则作为结束信号，取消该队列，并退出SERVER。SERVER每接收到一个消息后显示一句“(server)received”。(3)CLIENT端使用Key为75的消息队列，先后发送类型从10到1的消息，然后退出。最后的一个消息，既是SERVER端需要的结束信号。CLIENT每发送一条消息后显示一句“(client)sent”。(4)父进程在SERVER和CLIENT均退出后结束。2.共享存储区的创建,附接和断接：(1)先后通过fork()两个子进程，SERVER和CLIENT进行通信。(2)SERVER端建立一个KEY为75的共享区,并将第一个字节置为-1。作为数据空的标志.等待其他进程发来的消息.当该字节的值发生变化时,表示收到了该消息,进行处理.然后再次把它的值设为-1.如果遇到的值为0,则视为结束信号,取消该队列,并退出SERVER.SERVER每接收到一次数据后显示”(server)received”.(3)CLIENT端建立一个为75的共享区,当共享取得第一个字节为-1时,Server端空闲,可发送请求.CLIENT随即填入9到0.期间等待Server端再次空闲.进行完这些操作后,CLIENT退出.CLIENT每发送一次数据后显示”(client)sent”.(4)父进程在SERVER和CLIENT均退出后结束。实验结果：1．消息的创建，发送和接收：由Client发送两条消息，然后Server接收一条消息。此后ClientServer交替发送和接收消息。最后一次接收两条消息。Client和Server分别发送和接收了10条消息。message的传送和控制并不保证完全同步,当一个程序不再激活状态的时候,它完全可能继续睡眠,造成上面现象。在多次sendmessage后才receivemessage.这一点有助于理解消息转送的实现机理。2.共享存储区的创建,附接和断接：在运行的过程中，发现每当client发送一次数据后，server要等大约0.1秒才有响应。同样，之后client又需要等待大约0.1秒才发送下一个数据。出现上述的应答延迟的现象是程序设计的问题。当client端发送了数据后，并没有任何措施通知server端数据已经发出，需要由client的查询才能感知。此时，client端并没有放弃系统的控制权，仍然占用CPU的时间片。只有当系统进行调度时，切换到了server进程，再进行应答。这个问题，也同样存在于server端到client的应答过程之中。3比较两种消息通信机制中的数据传输的时间：由于两种机制实现的机理和用处都不一样，难以直接进行时间上的比较。如果比较其性能，应更加全面的分析。(1)消息队列的建立比共享区的设立消耗的资源少.前者只是一个软件上设定的问题,后者需要对硬件操作,实现内存的映像,当然控制起来比前者复杂.如果每次都重新进行队列或共享的建立,共享区的设立没有什么优势。(2)当消息队列和共享区建立好后,共享区的数据传输,受到了系统硬件的支持,不耗费多余的资源;而消息传递,由软件进行控制和实现,需要消耗一定的CPU资源.从这个意义上讲,共享区更适合频繁和大量的数据传输。(3)消息的传递,自身就带有同步的控制.当等到消息的时候,进程进入睡眠状态,不再消耗CPU资源.而共享队列如果不借助其他机制进行同步,接受数据的一方必须进行不断的查询,白白浪费了大量的CPU资源.可见消息方式的使用更加灵活。疑难小结：通过本次实验让我了解了进程间通信，message的传送和控制并不保证完全同步,当一个程序不再激活状态的时候,它完全可能继续睡眠,在多次sendmessage后才receivemessage.这一点有助于理解消息转送的实现机理。并且了解了只有当系统进行调度时，切换到了server进程，再进行应答。这个问题，也同样存在于server端到client的应答过程之中。加深了对进程概念的理解，明确进程间通信的原理，进一步认识并发执行的实质。巩固了课本上所学到的知识。主要算法和程序清单：1.消息的创建，发送和接收：#includestdio.h#includesys/types.h#includesys/msg.h#includesys/ipc.h#defineMSGKEY75/*定义关键词MEGKEY*/structmsgform/*消息结构*/{longmtype;charmtexe[100];/*文本长度*/}msg;intmsgqid,i;voidCLIENT(){inti;msgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT);for(i=10;i=1;i--){msg.mtype=i;printf((client)sent\n);msgsnd(msgqid,&msg,1030,0);/*发送消息msg入msgid消息队列*/}exit(0);}voidSERVER(){msgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT);/*由关键字获得消息队列*/do{msgrcv(msgqid,&msg,1030,0,0);/*从队列msgid接受消息msg*/printf((server)receive\n);}while(msg.mtype!=1);/*消息类型为1时，释放队列*/msgctl(msgqid,IPC_RMID,0);}main(){if(fork()){SERVER();wait(0);}elseCLIENT();}2.共享存储区的创建,附接和断接：#includesys/types.h#includesys/msg.h#includesys/ipc.h#defineSHMKEY75/*定义共享区关键词*/intshmid,i;int*addr;CLIENT(){inti;shmid=shmget(SHMKEY,1024,0777|IPC_CREAT);/*获取共享区，长度1024，关键词SHMKEY*/addr=shmat(shmid,0,0);/*共享区起始地址为addr*/for(i=9;i=0;i--){while(*addr!=-1);printf((client)sent\n);/*打印（client）sent*/*addr=i;/*把i赋给addr*/}exit(0);}SERVER(){do{while(*addr==-1);printf((server)received\n%d,*addr);/*服务进程使用共享区*/if(*addr!=0)*addr=-1;}while(*addr);wait(0);shmctl(shmid,IPC_RMID,0);}main(){shmid=shmget(SHMKEY,1024,0777|IPC_CREAT);/*创建共享区*/addr=shmat(shmid,0,0);/*共享区起始地址为addr*/*addr=-1;if(fork()){SERVER();}else{CLIENT();}}