实验三进程通信一管道及共享内存.docx
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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字节长的私有共享存段。
接下来，设置一个指向共享存段的字符指针，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，让子进程显示共享存段中的容。
接着，将大写字母改成小写，子进程修改共享存中的容。
之后，子进程将脱接共享存段并退出。
父进程在睡眠5秒后，在此显示共享存段中的容（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容。
执行if语句后，进入else语句块开始父进程，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，返回共享存段的标识符，核中用于唯一的标识一个对象。
对存在于核存贮空间中的每个共享存段，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，决定了共享存段的大小（若访问已存在的存段，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，共享存段中的关键字，共享存标识符，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字节的共享存段，成功返回共享存段的标识符给shmid，系统再次调用shmat连接存段，返回该共享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字节的共享存段，再通过调用shmat挂接存段，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字节长的私有共享存段。
接下来，设置一个指向共享存段的字符指针，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，让子进程显示共享存段中的容。
接着，将大写字母改成小写，子进程修改共享存中的容。
之后，子进程将脱接共享存段并退出。
父进程在睡眠5秒后，在此显示共享存段中的容（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++）;/*打印共享区中的容*/
}
结果无确运行
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。
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