1、操作系統實驗報告實驗三、進程通信（一）管道及共享內存一、實驗目的1） 加深對管道通信的了解2） 掌握利用管道進行通信的程序設計3） 了解共享內存通信的程序設計方法4） 了解和熟悉 linux 支持的共享存儲區機制二、實驗內容任務一、（1）閱讀以上父子進程利用管道進行通信的例子（例1） ，寫出程序的運行結果并分析。（2）編寫程序： 父進程利用管道將一字符串交給子進程處理。子進程讀字符串，將里面的字符反向后再交給父進程，父進程最后讀取并打印反向的字符串。任務二、（1）閱讀例 2 的程序，運行一次該程序，然后用ipcs 命令查看系統中共享存儲區的情況，再次執行該程序，再用ipcs 命令查看系統中共享

2、內存的情況，對兩次的結果進行比較， 并分析原因。最后用 ipcrm 命令刪除自己建立的共享存儲區。（有關 ipcs 和 ipcrm 介紹見后面一頁）（2）每個同學登陸兩個窗口，先在一個窗口中運行例3 程序 1（或者只登陸一個窗口，先在該窗口中以后臺方式運行程序1） ，然后在另一個窗口中運行例3程序 2，觀察程序的運行結果并分析。運行結束后可以用ctrl+c 結束程序 1 的運行。（3）編寫程序：使用系統調用 shmget()，shmat()，shmdt()，shmctl()，編制程序。要求在父進程中生成一個30 字節長的私有共享內存段。接下來，設置一個指向共享內存段的字符指針， 將一串大寫字母

3、寫入到該指針指向的存貯區。調用 fork()生成子進程，讓子進程顯示共享內存段中的內容。接著，將大寫字母改成小寫，子進程修改共享內存中的內容。之后，子進程將脫接共享內存段并退出。父進程在睡眠 5 秒后，在此顯示共享內存段中的內容（此時已經是小寫字母）。三、代碼及運行結果分析（1）閱讀以上父子進程利用管道進行通信的例子（例 1） ，寫出程序的運行結果并分析實驗代碼：#includemain() int x,fd2; char buf30,s30; pipe(fd); while (x=fork()=-1); if (x=0) close(fd0); printf(child process!n)

4、; strcpy(buf,this is an examplen); write(fd1,buf,30); exit(0); else close(fd1); printf(parent process!n); read(fd0,s,30); printf(%sn,s); 運行結果：分析：調用 pipe(fd);創建一個管道后，接著調用fork()函數產生兩個進程，首先開始執行子進程，關閉管道出口，通過管道入口向管道中寫入內容。執行if 語句后，進入 else語句塊內開始父進程， 管道入口關閉， 通過管道出口端從管道中讀取之前寫入內容，最后輸出出來（2）編寫程序：父進程利用管道將一字符串交給子

5、進程處理。子進程讀字符串，將里面的字符反向后再交給父進程，父進程最后讀取并打印反向的字符串。實驗代碼：#include main() int x,count,left,right,temp,fd2,fe2; char c,buf30,s30; pipe(fd); pipe(fe); printf(please input a line of char); scanf(%s,buf); while(x=fork()=-1); if(x=0) close(fd0); close(fe1); printf(child process!n); write(fd1,buf,30); read(fe0,b

6、uf,30); printf(%sn,buf); exit(0); else close(fd1); close(fe0); count=0; do read(fd0,&c,1); scount+=c; while(c!=0); printf(parent process!n); printf(%sn,s); count-=2; for(left=0,right=count;left=count/2;left+,right-) temp=sleft; sleft=sright; sright=temp; write(fe1,s,30); wait(0); 運行結果：（3）閱讀例 2 的

7、程序，運行一次該程序，然后用ipcs命令查看系統中共享存儲區的情況，再次執行該程序，再用ipcs命令查看系統中共享內存的情況，對兩次的結果進行比較，并分析原因。最后用ipcrm 命令刪除自己建立的共享存儲區。（有關 ipcs和 ipcrm 介紹見后面一頁）實驗代碼：#include #include #include main() key_t key=208; /*在實際實驗過程中，為了避免每個同學建立的共享存儲區關鍵字一樣而相互干擾，關鍵字請用學號末3 位*/ int shmid_1,shmid_2; if (shmid_1=shmget(key,1000,0644|ipc_creat)=-

8、1) perror(shmget shmid_1);exit(1); printf(first shared memory identifier is %dn,shmid_1); if (shmid_2=shmget(ipc_priv ate,20,0644)=-1) perror(shmget shmid_2);exit(2); printf(second shared memory identifier is %dn,shmid_2); exit(0); 運行結果：ipcs 查看：再次運行：再次用 ipcs查看：ipcrm 刪除分析：成功，返回共享內存段的標識符， 內核中用于唯一的標識一個

9、對象。對存在于內核存貯空間中的每個共享內存段，內核均為其維護著一個數據結構shmid_ds。失敗，返回 1，設置 errno。第一個參數key（鍵值）用來創建ipc 標識符， shmget() 返回的標識符與key 值一一對應，不同的key 值返回不同的標識符。第二個參數 size，決定了共享內存段的大小（若訪問已存在的內存段，該參數可設為 0） 。有最大字節數的限制第三個參數 shmflag，用于設置訪問權限及標識創建條件。對兩次的結果進行比較：兩次運行結束后的第二個共享標識符是不一樣的。在用 ipcs 查看時，共享內存段中的關鍵字，共享內存標識符，訪問權限，字節等都是不一樣的。（4）每個同

10、學登陸兩個窗口，先在一個窗口中運行例3 程序 1（或者只登陸一個窗口，先在該窗口中以后臺方式運行程序1） ，然后在另一個窗口中運行例3 程序 2，觀察程序的運行結果并分析。運行結束后可以用ctrl+c 結束程序1 的運行。實驗代碼：#include #include #include #define shmkey 208 /*在實際實驗過程中， 為了避免每個同學建立的共享存儲區關鍵字一樣而相互干擾，關鍵字請用學號末3 位*/ #define k 1024 int shmid; main () int i,*pint; char *addr; extern char * shmat (); ex

11、tern cleanup (); for(i=0;i20;i+) signal(i,cleanup); shmid=shmget(shmkey,16*k,0777|ipc_creat); /*建立 16k 共享區 shmkey */ addr=shmat(shmid,0,0);/* 掛接，并得到共享區首地址*/ printf (addr 0 x%xn,addr); pint=(int *)addr; for (i=0;i256;i+) *pint+=i; pause();/*等待接收進程讀*/ cleanup() shmctl(shmid,ipc_rmid,0); exit (); 運行結果：

12、分析：首先系統通過調用shmctl 對 shmid 指向的內存段進行刪除操作，接著系統調用shmget 創建一個 16*1024 字節的共享內存段，成功返回共享內存段的標識符給shmid，系統再次調用shmat 連接內存段，返回該共享內存段連接到調用進程地址空間上的地址 addr。實驗代碼：#include #include #include #define shmkey 208 /*在實際實驗過程中， 為了避免每個同學建立的共享存儲區關鍵字一樣而相互干擾，關鍵字請用學號末3 位*/ #define k 1024 int shmid; main () int i,*pint; char *ad

13、dr; extern char * shmat (); shmid=shmget(shmkey,8*k,0777);/*取共享區shmkey的 id */ addr=shmat(shmid,0,0);/* 連接共享區 */ pint=(int *)addr; for (i=0;i256;i+) printf(%dn,*pint+);/*打印共享區中的內容*/ 運行結果：分析：例 3_1 程序后臺運行時， 該程序開始執行， 系統調用 shmget創建一個 8*1024 字節的共享內存段，再通過調用shmat掛接內存段，由系統選擇掛接地址，最終輸出轉換后的掛接地址。需要指出的是， 共享存儲區機制只

14、為通信進程提供了訪問共享存儲區的操作條件，而對通信的同步控制則要依靠信號量機制等才能完成。（5）編寫程序：使用系統調用shmget()，shmat()，shmdt()，shmctl()，編制程序。要求在父進程中生成一個30 字節長的私有共享內存段。接下來，設置一個指向共享內存段的字符指針，將一串大寫字母寫入到該指針指向的存貯區。調用fork()生成子進程， 讓子進程顯示共享內存段中的內容。接著， 將大寫字母改成小寫， 子進程修改共享內存中的內容。之后，子進程將脫接共享內存段并退出。父進程在睡眠5 秒后，在此顯示共享內存段中的內容（此時已經是小寫字母）。實驗代碼：#include #includ

15、e #include #define shmkey 208 /*在實際實驗過程中， 為了避免每個同學建立的共享存儲區關鍵字一樣而相互干擾，關鍵字請用學號末3 位*/ #define k 1024 int shmid; main() int i; char *pint; char *addr; extern char * shmat (); extern cleanup (); for(i=0;i20;i+) signal(i,cleanup); shmid=shmget(shmkey,16*k,0777|ipc_creat); /*建立 16k 共享區 shmkey */ addr=shmat

16、(shmid,0,0);/* 掛接，并得到共享區首地址*/ printf (addr 0 x%xn,addr); pint=(char *)addr; for (i=a;i=e;i+) *pint+=i; pause();/*等待接收進程讀*/ cleanup() shmctl(shmid,ipc_rmid,0); exit (); #include #include #include #define shmkey 208 /*在實際實驗過程中， 為了避免每個同學建立的共享存儲區關鍵字一樣而相互干擾，關鍵字請用學號末3 位*/ #define k 1024 int shmid; main () int i; char *pint; char *addr; extern char * shmat (); shmid=shmget(shmkey,8*k,0777);/*取共享區shmkey的 id */ addr=shmat(shmid,0,0);/* 連接共享區 */ pint=(char *)addr; for (i=0;i5;i+) printf(%cn,-32+*pint+);/*打印共享區中的內容*/ 結果無法