操作系统实验3--进程间通信

1南昌航空大学实验报告二0一二年4月22日课程名称：操作系统实验名称：进程间通信班级：090451姓名：杨望学号：09045131指导教师评定：签名：一、实验目的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。二、实验任务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。三、实验步骤1、消息的创建，发送和接收〈程序设计〉（1）为了便于操作和观察结果，用一个程序为“引子”，先后fork()两个子进程，SERVER和CLIENT，进行通信。（2）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。〈程序〉#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[1030];/*文本长度*/2}msg;intmsgqid,i;voidCLIENT(){inti;msgqid=msgget(MSGKEY,0777);for(i=10;i=1;i--){msg.mtype=i;printf((client)sent\n);msgsnd(msgqid,&msg,1024,0);/*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);exit(0);}main(){if(fork())SERVER();elseCLIENT();wait(0);wait(0);}程序执行结果32、共享存储区的创建,附接和断接(1)为了便于操作和观察结果，用一个程序为“引子”，先后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.程序#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);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(){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*/do{*addr=-1;while(*addr==-1);printf((server)received\n);/*服务进程使用共享区*/}while(*addr);shmctl(shmid,IPC_RMID,0);exit(0);}main(){if(fork())SERVER();if(fork())CLIENT();wait(0);wait(0);}4程序执行结果：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.四、实验体会本次实验是关于系统进程通信的，通过本次实验实践了课堂的理论知识，进一步了解了进程的概念，熟悉了linux系统调用函数如msgget(),msgsnd(),msgrev(),及msgctl()等。当然，对linux系统的操作还不能想windows环境下那么熟悉，所以实验的几项内容没能很仔细的理解操作，还需要进一步的加强学习。