操作系统实验 消息的发送与接收.docx

1、操作系统实验 消息的发送与接收操作系统实验 消息的发送与接收MSG一、实验目的1、了解什么是消息 2、熟悉消息传送的机理。二、实验内容消息的创建、发送和接收。使用系统调用msgget( ),msgsnd( ),msgrev( ),及msgctl( )编制一长度为k的消息发送和接收的程序三、实验内容指导提示（一）、什么是消息消息（message）是一个格式化的可变长的信息单元。消息机制允许由一个进程给其它任意的进程发送一个消息。当一个进程收到多个消息时，可将它们排成一个消息队列。消息使用二种重要的数据结构：一是消息首部，其中记录了一些与消息有关的信息，如消息数据的字节数；二个消息队列头表，其每一

2、表项是作为一个消息队列的消息头，记录了消息队列的有关信息。1、消息机制的数据结构（1）消息首部记录一些与消息有关的信息，如消息的类型、大小、指向消息数据区的指针、消息队列的链接指针等。（2）消息队列头表其每一项作为一个消息队列的消息头，记录IPC_NOWAIT位，则当该消息队列中的字节数超过最大值时，或系统范围的消息数超过某一最大值时，调用msgsnd进程睡眠。若是设置IPC_NOWAIT，则在此情况下，msgsnd立即返回。对于msgsnd( )，核心须完成以下工作：（1）对消息队列的描述符和许可权及消息长度等进行检查。若合法才继续执行，否则返回；（2）核心为消息分配消息数据区。将用户消息缓

3、冲区中的消息正文，拷贝到消息数据区；（3）分配消息首部，并将它链入消息队列的末尾。在消息首部中须填写消息类型、消息大小和指向消息数据区的指针等数据；（4）修改消息队列头中的数据，如队列中的消息数、字节总数等。最后，唤醒等待消息的进程。3. msgrcv( )接受一消息。从指定的消息队列中接收指定类型的消息。系统调用格式： msgrcv(msgqid,msgp,size,type,flag)本函数使用的头文件如下： #include #include #include 参数定义： int msgrcv(msgqid,msgp,size,type,flag) int msgqid,size,fla

4、g; struct msgbuf *msgp; long type;其中，msgqid,msgp,size,flag与msgsnd中的对应参数相似，type是规定要读的消息类型，flag规定倘若该队列无消息，核心应做的操作。如此时设置了IPC_NOWAIT标志，则立即返回，若在flag中设置了MS_NOERROR，且所接收的消息大于size，则核心截断所接收的消息。对于msgrcv系统调用，核心须完成下述工作：（1）对消息队列的描述符和许可权等进行检查。若合法，就往下执行；否则返回；（2）根据type的不同分成三种情况处理：type=0，接收该队列的第一个消息，并将它返回给调用者；type为正

5、整数，接收类型type的第一个消息；type为负整数，接收小于等于type绝对值的最低类型的第一个消息。（3）当所返回消息大小等于或小于用户的请求时，核心便将消息正文拷贝到用户区，并从消息队列中删除此消息，然后唤醒睡眠的发送进程。但如果消息长度比用户要求的大时，则做出错返回。4. msgctl( )消息队列的操纵。读取消息队列的状态信息并进行修改，如查询消息队列描述符、修改它的许可权及删除该队列等。系统调用格式： msgctl(msgqid,cmd,buf);本函数使用的头文件如下： #include #include #include 参数定义： int msgctl(msgqid,cmd,

6、buf); int msgqid,cmd; struct msgqid_ds *buf;其中，函数调用成功时返回0，不成功则返回-1。buf是用户缓冲区地址，供用户存放控制参数和查询结果；cmd是规定的命令。命令可分三类：（1）IPC_STAT。查询有关消息队列情况的命令。如查询队列中的消息数目、队列中的最大字节数、最后一个发送消息的进程标识符、发送时间等；（2）IPC_SET。按buf指向的结构中的值，设置和改变有关消息队列属性的命令。如改变消息队列的用户标识符、消息队列的许可权等；（3）IPC_RMID。消除消息队列的标识符。msgqid_ds 结构定义如下：struct msgqid_d

7、s struct ipc_perm msg_perm; /*许可权结构*/ short pad17; /*由系统使用*/ ushort msg_qnum; /*队列上消息数*/ ushort msg_qbytes; /*队列上最大字节数*/ ushort msg_lspid; /*最后发送消息的PID*/ ushort msg_lrpid; /*最后接收消息的PID*/ time_t msg_stime; /*最后发送消息的时间*/ time_t msg_rtime; /*最后接收消息的时间*/ time_t msg_ctime; /*最后更改时间*/ ;struct ipc_perm ush

8、ort uid; /*当前用户*/ ushort gid; /*当前进程组*/ ushort cuid; /*创建用户*/ ushort cgid; /*创建进程组*/ ushort mode; /*存取许可权*/ short pid1; long pad2; /*由系统使用*/ （三）、参考程序1、client.c#include #include #include #define MSGKEY 75struct msgform long mtype; char mtext1000;msg;int msgqid;void client() int i;msgqid=msgget(MSGKEY

9、,0777); /*打开75#消息队列*/for(i=10;i=1;i-) msg.mtype=i;printf(“(client)sentn”);msgsnd(msgqid,&msg,1024,0); /*发送消息*/exit(0);main( ) client( );2、server.c#include #include #include #define MSGKEY 75struct msgform long mtype; char mtext1000;msg;int msgqid;void server( ) msgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT);

10、/*创建75#消息队列*/do msgrcv(msgqid,&msg,1030,0,0); /*接收消息*/ printf(“(server)receivedn”);while(msg.mtype!=1);msgctl(msgqid,IPC_RMID,0); /*删除消息队列，归还资源*/exit(0);main( ) server( );（四）、程序说明1、为了便于操作和观察结果，编制二个程序client.c和server.c，分别用于消息的发送与接收。2、server建立一个 Key 为75的消息队列，等待其它进程发来的消息。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serv

11、er。server每接收到一个消息后显示一句“(server)received。”3、client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。最后一个消息，即是 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、注意： 二个程序分别编辑、编译为client与server。执行：./server&ipcs -q./client。（五）、运行结果从理想的结果来说，应当是每当client发送一个消息后，server接收该消息，client再发送下一条。也就是说“(client)sent”和 “(server)receiv

12、ed”的字样应该在屏幕上交替出现。实际的结果大多是，先由client发送了两条消息，然后server接收一条消息。此后client 、server交替发送和接收消息。最后server一次接收两条消息。client 和server 分别发送和接收了10条消息，与预期设想一致。（六）、思考message的传送和控制并不保证完全同步，当一个程序不在激活状态的时候，它完全可能继续睡眠，造成了上面的现象，在多次send message 后才recieve message。这一点有助于理解消息传送的实现机理。【附加：共享存储区的创建,附接和断接来实现进程通信留给有时间的同学看 使用系统调用shmget()

13、,sgmat(),smgdt(),shmctl()编制一个与上述功能相同的程序. (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

14、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.#include#include#include#define SHMKEY 75 /*定义共享区关键词*/int shmid,i;int *addr;void * shmat();/*如果去掉这行，看看运行结果，分析为什么*/ CLIENT() int i; 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)sentn); /*打印（client）sent*/ *addr=i; /*把i赋给addr*/