操作系统进程通信共享内存课程设计

河南城建学院《操作系统》课程设计说明书设计题目：进程通信专业：计算机科学与技术指导教师：邵国金、郭猛、薛冰班级：学号：姓名：同组人：计算机科学与工程系2013年1月10日-2-前言本设计是基于课程中学到的UNIX系统调用，使用操作系统环境是RedHatLinux9，言语开发环境是Linux的GNUC或C++。Linux操作系统是一个向用户开放源码的免费的类UNIX操作系统。它为在校学生学习操作系统课程提供了一个看得见摸得着的范例。对于学生正确理解,掌握操作系统的基本知识具有重要意义。鉴于此,本操作系统课程涉及的实验均在Linux环境下进行。这就要求大家：(1)熟悉Linux的操作和开发环境;(2)具有C语言知识(Linux操作系统大约90%的源码是用C语言编写)。我们的设计和实验将在Windowsxp环境下，基于虚拟机软件VMWare软件进行安装。学习计算机软件技术，特别是计算机操作系统技术，除了需要刻苦努力外，还需要掌握软件和操作系统的原理与设计技巧。如何学习和掌握操作系统技术的原理与实际技巧呢?除了听课和读书之外，最好的方法恐怕就是在实践中练习。例如，自己设计一个小型操作系统，多使用操作系统，多阅读和分析操作源代码等。但由于我们的条件和学时有限，在理论学习过程中没有给同学们提供更多的实验机会。基于共享内存的进程通信，通过在两个进程间创建一块共享内存，将共享内存块分为两部分，标示位和数据域。通过实践让我们了解了什么是共享内存通信机制，实现了程序进程间的通信。积极通过合作，完成任务。-3-目录一、系统开发环境...................................................................................................-4-二、设计目的...........................................................................................................-5-三、设计题目及要求...............................................................................................-6-四、总体设计...........................................................................................................-7-1、服务器功能..................................................................................................-7-2、客户端功能..................................................................................................-7-3、文件读取功能..............................................................................................-8-4、界面显示函数..............................................................................................-8-5、组成框图：..................................................................................................-9-6.共享内存分配.................................................................................................-9-7.总体流程图...................................................................................................-10-五、详细设计.........................................................................................................-11-1.主函数...........................................................................................................-11-2.菜单显示.......................................................................................................-12-3.服务器端：...................................................................................................-12-4.客户端程序：...............................................................................................-14-5、部分函数介绍............................................................................................-15-六、调试与测试.....................................................................................................-17-七、执行结果及分析.............................................................................................-18-八、源程序清单.....................................................................................................-20-九、心得体会.........................................................................................................-25-十、参考文献.........................................................................................................-26--4-一、系统开发环境WindowsXp系统、虚拟机上运行的RedHatLinux9系统运行环境。-5-二、设计目的1、进一步了解什么是进程，以及创建进程的方式。2、实现UNIX/LINUX系统环境下的进程通信方式。3、熟练掌握C/S中的共享内存通信机制。4、开辟一个共享区，实现进程共享资源，互相通信。-6-三、设计题目及要求利用UNIX系统提供的进程通信机制实现通信以及共享内存区的实现(1)共享存储区的创建，附接和断接使用系统调用shmget()，shmat()，msgdt()，shmctl()，编制一长度为1K的消息发送和接收的程序。1）为了便于操作和观察结果，用一个程序作为“引子”，先后fork()两个子进程，SERVER和CLIENT，进行通信。SERVER和CLIENT也可分别为2个各自独立的程序。2）SERVER端建立一个Key为375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，表示收到了信息，并进行处理。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Key为375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端的再次空闲。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。（2）功能扩展：在sever端创建一个服务函数，从而形成C/S通讯模式要求SERVER每接收到一次数据后不仅仅显示“(server)received”，而是做一些其它事情，比如读取或查询某个文件等。此功能可由设计者自己定义。-7-四、总体设计1.服务器功能服务器共有四块共享内存,分别用addr1，addr2，addr3，addr4接收，其中addr1为整形指针，addr1，addr2，addr3为结构体型指针，结构体的定义如下：Typedefstrcutaddress{Intmark;Charch[20];}address;其中的mark成员用来作为标记为标示共享内存块的状态，-1表示该内存块空闲，服务端可以发送服务请求，1,2,3这分别表示服务器正在处理不同的服务请求，客户端需等待。而字符数组成员ch则用来将各个客户端的文件中的数据放入对应的共享内存块中，与服务器交换数据。而内存块之所以既能实现客户端与服务器的通信，又能相互之间交换数据，在于shmat函数的返回值为void*，可以将其转化为任意类型的指针变量，该函数调用如下：Addr1=（address*）shmat(shmid1,1024,0);Addr2=（address*）shmat(shmid2,1024,0);Addr3=（address*）shmat(shmid31024,0);该四块共享内存分别用于实现接受各个客户端的服务请求，处理客户端1，客户端2，客户端3的服务请求。各个共享内存模块的处理方法基本一致，即服务器处理完客户端的请求，将addr置为-1，即表示自己已空闲，可以接受服务请求；客户端发出服务请求后，等待服务器处理，一旦服务得到相应，将addr置为1或2或3。2.客户端功能可具体分成3个客户端，每个客户端均包含两块共享内存，第一块用于发送请求，其键值为各个客户端所知，第二块用于与服务器交互阶段的数据传递，其键值仅有本客户端与服务器知道。每块共享内存一包含两部分：1用于表示共享内存块的状态的addr1-mark，2用于保存本客户端数据信息的数据域。其所在的进程完成自己的请求后，调用exit（0）退出本进程。其分配共享内存块的系统的调用函数为：Shmid1=shmget（SHMKEY,1024，0777|IPC_CREAT）;Shmid2=shmget（SHMKEY,1024，0777|IPC_CREAT）;Shmid3=shmget（SHMKEY,1024，0777|IPC_CREAT）;;至于内存共享的实现方式，与服务器相同。-8-3.文件读取功能每个客户端均设置此功能，例如购买手机卡时，客户端1需检索自己的文件中是否存在该号码，如果已存在，则提示客户改号码已注册，需重新选择。该功能模块涉及到：1读文件2查找对于读文件，首先需打开文件，该函数定义一个文件型指针fp，赋值操作为：Fp=fopen（“Info.txt”,”rw+”）;打开文件