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  • 实验六:进程间通信实验目的:学会进程间通信方式:无名管道,有名管道,信号,消息队列,实验要求:在父进程中创建一无名管道,并创建子进程来读该管道,父进程来写该管道在进程中为 SIGBUS注册处理函数,并向该...

    实验六:进程间通信

    实验目的:

    学会进程间通信方式:无名管道,有名管道,信号,消息队列,

    实验要求:

    在父进程中创建一无名管道,并创建子进程来读该管道,父进程来写该管道

    在进程中为 SIGBUS注册处理函数,并向该进程发送SIGBUS信号

    创建一消息队列,实现向队列中存放数据和读取数据

    实验器材:

    软件:安装了 Linux的vmware虚拟机

    硬件:PC机一台

    实验步骤:

    (一)无名管道的使用

    1编写实验代码 pipe rw.c

    #in elude

    #in elude

    #in elude

    #i nclude

    #in elude

    #i nclude

    int mai n()

    {

    int pipe_fd[2];〃管道返回读写文件描述符

    pid_t pid;

    char buf_r[100];

    char* p_wbuf;

    int r_num;

    memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));〃 将 buf_r 初始化

    char str1[]= "parent writel holle ” ”

    char str2[]= "parent write2 pipe”n”

    r_num=30;

    /*创建管道*/

    if(pipe(pipe_fd)<0)

    {

    prin tf("pipe create error'n ”);

    return -1;

    }

    /*创建子进程*/

    if((pid=fork())==0)〃子进程执行代码

    {

    〃1、子进程先关闭了管道的写端

    close(pipe_fd[1]);

    〃2、让父进程先运行,这样父进程先写子进程才有内容读

    sleep(2);

    〃3、读取管道的读端,并输出数据

    if(read(pipe_fd[O],buf_r, r_num)<0)

    {

    printf( read error!");

    exit(-1);

    }

    printf( %s\n",buf_r);

    〃4、关闭管道的读端,并退出

    close(pipe_fd[1]);

    }

    else if(pid>0) //父进程执行代码

    {

    〃1、父进程先关闭了管道的读端

    close(pipe_fd[0]);

    〃2、向管道写入字符串数据

    p_wbuf= &str1;

    write(pipe_fd[1],p_wbuf,sizof(p_wbuf));

    p_wbuf= &str2; write(pipe_fd[1],p_wbuf,sizof(p_wbuf));

    〃3、关闭写端,并等待子进程结束后退出

    close(pipe_fd[1]);

    }

    return 0;

    }

    /***********************

    #in clude

    #in clude

    #in clude

    #i nclude

    #in clude

    #i nclude

    int mai n()

    {

    int pipe_fd[2];//管道返回读写文件描述符

    pid_t pid;

    char buf_r[100];

    char* p_wbuf;

    int r num;

    memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));〃 将 buf_r 初始化

    char str1[]="holle";

    char str2[]="pipe";

    r_num=10;

    /*创建管道*/

    if(pipe(pipe_fd)<0)

    {

    prin tf("pipe create error'n ”); return -1;

    }

    /*创建子进程*/

    if((pid=fork())==0)〃子进程执行代码

    {

    close(pipe_fd[1]);//1、子进程先关闭了管道的写端

    〃2、让父进程先运行,这样父进程先写子进程才有内容读

    〃3、读取管道的读端,并输出数据

    if(read(pipe_fd[0],buf_r, r_n um)<0)

    {

    prin tf("read1 error!");

    exit(-1);

    }

    prin tf("\npare nt write1 %s!",buf_r);

    sleep(1);

    if(read(pipe_fd[0],buf_r, r_n um)<0)

    {

    prin tf("read2 error!");

    exit(-1);

    }

    prin tf("\npare nt write2 %s!",buf_r);

    close(pipe_fd[1]);//4、关闭管道的读端,并退出

    exit(1);

    //prin tf("child error!");

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  • 实验十八-linux进程间通信 (15页) 本资源提供全文预览,点击全文预览即可全文预览,如果喜欢文档就下载吧,查找使用更方便哦!14.90 积分实验十九? 共享内存(Shared memory)? 消息队列(Messge Queue)? 共享内存是一种...

    62e50291a81fc54b507f33cb80033297.gif 实验十八-linux进程间通信

    (15页)

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    实验十九? 共享内存(Shared memory)? 消息队列(Messge Queue)? 共享内存是一种最为高效的进程间通信方式。因为进程可 以直接读写内存,不需要任何数据的拷贝。? 为了在多个进程间交换信息,内核专门留出了一块内存区。 这段内存区可以由需要访问的进程将其映射到自己的私有 地址空间,从而大大提高了效率。? 由于多个进程共享一段内存,因此也需要依靠某种同步机 制,如互斥锁和信号量等 。? 共享内存的实现分为两个步骤:? 第一步是创建共享内存,shmget(),从内存中获得 一段共享内存区域。? 第二步是映射共享内存,shmat(),把这段创建的 共享内存映射到具体的进程空间中。? 到这里可使用共享内存了,也就是可以使用不带缓 冲的I/O读写命令对其进行操作。? 除此之外,当然还有断开映射的操作,shmdt()。 ? 消息队列就是一些消息的列表。用户可以从消息队列中 添加消息和读取消息等。从这点上看,消息队列具有一 定的FIFO特性,但是它可以实现消息的随机查询,比 FIFO具有更大的优势。同时,这些消息又是存在于内核 中的,由“队列ID”来标识。? 消息的结构。受到两方面约束,长度必须小于系统规定 上限,其次,它必须以一个长整型变量开始,接受函数 将用这个成员变量来确定消息类型 struct my_message{ long message_type; /*data*/}? 消息队列的实现包括四种操作:? 创建或打开消息队列: msgget(),数量会受到系统消 息队列数量的限制。? 添加消息: msgsnd(),把消息添加到已打开的消息队 列末尾;? 读取消息: msgrcv(),把消息从消息队列中取走,与 FIFO不同的是,这里可以指定取走某一条消息;? 控制消息队列: msgctl(),可以完成多项功能。 ? 编写一对程序shm1.c和shm2.c,第一个程序创建 一个共享内存段,并把写到里面的数据都读出来, 直到读到“end”。第二个程序连接已有的共享内 存段,并负责向里输入数据,直到输入“end” (需要自己提供同步机制)。? 编写一对程序msg1.c和msg2.c,前者负责接收消 息,后者负责发送消息,允许两个进程都可以创建 消息队列,但只有接收进程可以删除队列,规定当 接收或发送数据为“end”时结束。实验十九? 共享内存(Shared memory)? 消息队列(Messge Queue)? 共享内存是一种最为高效的进程间通信方式。因为进程可 以直接读写内存,不需要任何数据的拷贝。? 为了在多个进程间交换信息,内核专门留出了一块内存区。 这段内存区可以由需要访问的进程将其映射到自己的私有 地址空间,从而大大提高了效率。? 由于多个进程共享一段内存,因此也需要依靠某种同步机 制,如互斥锁和信号量等 。? 共享内存的实现分为两个步骤:? 第一步是创建共享内存,shmget(),从内存中获得 一段共享内存区域。? 第二步是映射共享内存,shmat(),把这段创建的 共享内存映射到具体的进程空间中。? 到这里可使用共享内存了,也就是可以使用不带缓 冲的I/O读写命令对其进行操作。? 除此之外,当然还有断开映射的操作,shmdt()。 ? 消息队列就是一些消息的列表。用户可以从消息队列中 添加消息和读取消息等。从这点上看,消息队列具有一 定的FIFO特性,但是它可以实现消息的随机查询,比 FIFO具有更大的优势。同时,这些消息又是存在于内核 中的,由“队列ID”来标识。? 消息的结构。受到两方面约束,长度必须小于系统规定 上限,其次,它必须以一个长整型变量开始,接受函数 将用这个成员变量来确定消息类型 struct my_message{ long message_type; /*data*/}? 消息队列的实现包括四种操作:? 创建或打开消息队列: msgget(),数量会受到系统消 息队列数量的限制。? 添加消息: msgsnd(),把消息添加到已打开的消息队 列末尾;? 读取消息: msgrcv(),把消息从消息队列中取走,与 FIFO不同的是,这里可以指定取走某一条消息;? 控制消息队列: msgctl(),可以完成多项功能。 ? 编写一对程序shm1.c和shm2.c,第一个程序创建 一个共享内存段,并把写到里面的数据都读出来, 直到读到“end”。第二个程序连接已有的共享内 存段,并负责向里输入数据,直到输入“end” (需要自己提供同步机制)。? 编写一对程序msg1.c和msg2.c,前者负责接收消 息,后者负责发送消息,允许两个进程都可以创建 消息队列,但只有接收进程可以删除队列,规定当 接收或发送数据为“end”时结束。实验十九? 共享内存(Shared memory)? 消息队列(Messge Queue)? 共享内存是一种最为高效的进程间通信方式。因为进程可 以直接读写内存,不需要任何数据的拷贝。? 为了在多个进程间交换信息,内核专门留出了一块内存区。 这段内存区可以由需要访问的进程将其映射到自己的私有 地址空间,从而大大提高了效率。? 由于多个进程共享一段内存,因此也需要依靠某种同步机 制,如互斥锁和信号量等 。? 共享内存的实现分为两个步骤:? 第一步是创建共享内存,shmget(),从内存中获得 一段共享内存区域。? 第二步是映射共享内存,shmat(),把这段创建的 共享内存映射到具体的进程空间中。? 到这里可使用共享内存了,也就是可以使用不带缓 冲的I/O读写命令对其进行操作。? 除此之外,当然还有断开映射的操作,shmdt()。 ? 消息队列就是一些消息的列表。用户可以从消息队列中 添加消息和读取消息等。从这点上看,消息队列具有一 定的FIFO特性,但是它可以实现消息的随机查询,比 FIFO具有更大的优势。同时,这些消息又是存在于内核 中的,由“队列ID”来标识。? 消息的结构。受到两方面约束,长度必须小于系统规定 上限,其次,它必须以一个长整型变量开始,接受函数 将用这个成员变量来确定消息类型 struct my_message{ long message_type; /*data*/}? 消息队列的实现包括四种操作:? 创建或打开消息队列: msgget(),数量会受到系统消 息队列数量的限制。? 添加消息: msgsnd(),把消息添加到已打开的消息队 列末尾;? 读取消息: msgrcv(),把消息从消息队列中取走,与 FIFO不同的是,这里可以指定取走某一条消息;? 控制消息队列: msgctl(),可以完成多项功能。 ? 编写一对程序shm1.c和shm2.c,第一个程序创建 一个共享内存段,并把写到里面的数据都读出来, 直到读到“end”。第二个程序连接已有的共享内 存段,并负责向里输入数据,直到输入“end” (需要自己提供同步机制)。? 编写一对程序msg1.c和msg2.c,前者负责接收消 息,后者负责发送消息,允许两个进程都可以创建 消息队列,但只有接收进程可以删除队列,规定当 接收或发送数据为“end”时结束。实验十九? 共享内存(Shared memory)? 消息队列(Messge Queue)? 共享内存是一种最为高效的进程间通信方式。因为进程可 以直接读写内存,不需要任何数据的拷贝。? 为了在多个进程间交换信息,内核专门留出了一块内存区。 这段内存区可以由需要访问的进程将其映射到自己的私有 地址空间,从而大大提高了效率。? 由于多个进程共享一段内存,因此也需要依靠某种同步机 制,如互斥锁和信号量等 。? 共享内存的实现分为两个步骤:? 第一步是创建共享内存,shmget(),从内存中获得 一段共享内存区域。? 第二步是映射共享内存,shmat(),把这段创建的 共享内存映射到具体的进程空间中。? 到这里可使用共享内存了,也就是可以使用不带缓 冲的I/O读写命令对其进行操作。? 除此之外,当然还有断开映射的操作,shmdt()。 ? 消息队列就是一些消息的列表。用户可以从消息队列中 添加消息和读取消息等。从这点上看,消息队列具有一 定的FIFO特性,但是它可以实现消息的随机查询,比 FIFO具有更大的优势。同时,这些消息又是存在于内核 中的,由“队列ID”来标识。? 消息的结构。受到两方面约束,长度必须小于系统规定 上限,其次,它必须以一个长整型变量开始,接受函数 将用这个成员变量来确定消息类型 struct my_message{ long message_type; /*data*/}? 消息队列的实现包括四种操作:? 创建或打开消息队列: msgget(),数量会受到系统消 息队列数量的限制。? 添加消息: msgsnd(),把消息添加到已打开的消息队 列末尾;? 读取消息: msgrcv(),把消息从消息队列中取走,与 FIFO不同的是,这里可以指定取走某一条消息;? 控制消息队列: msgctl(),可以完成多项功能。 ? 编写一对程序shm1.c和shm2.c,第一个程序创建 一个共享内存段,并把写到里面的数据都读出来, 直到读到“end”。第二个程序连接已有的共享内 存段,并负责向里输入数据,直到输入“end” (需要自己提供同步机制)。? 编写一对程序msg1.c和msg2.c,前者负责接收消 息,后者负责发送消息,允许两个进程都可以创建 消息队列,但只有接收进程可以删除队列,规定当 接收或发送数据为“end”时结束。实验十九? 共享内存(Shared memory)? 消息队列(Messge Queue)? 共享内存是一种最为高效的进程间通信方式。因为进程可 以直接读写内存,不需要任何数据的拷贝。? 为了在多个进程间交换信息,内核专门留出了一块内存区。 这段内存区可以由需要访问的进程将其映射到自己的私有 地址空间,从而大大提高了效率。? 由于多个进程共享一段内存,因此也需要依靠某种同步机 制,如互斥锁和信号量等 。? 共享内存的实现分为两个步骤:? 第一步是创建共享内存,shmget(),从内存中获得 一段共享内存区域。? 第二步是映射共享内存,shmat(),把这段创建的 共享内存映射到具体的进程空间中。? 到这里可使用共享内存了,也就是可以使用不带缓 冲的I/O读写命令对其进行操作。? 除此之外,当然还有断开映射的操作,shmdt()。 ? 消息队列就是一些消息的列表。用户可以从消息队列中 添加消息和读取消息等。从这点上看,消息队列具有一 定的FIFO特性,但是它可以实现消息的随机查询,比 FIFO具有更大的优势。同时,这些消息又是存在于内核 中的,由“队列ID”来标识。? 消息的结构。受到两方面约束,长度必须小于系统规定 上限,其次,它必须以一个长整型变量开始,接受函数 将用这个成员变量来确定消息类型 关 键 词: 实验十八-linux进程间通信 ppt、pptx格式 免费阅读 下载 天天文库

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  • 实验Linux进程间通信24课时 实验目的 理解进程通信原理掌握进程中信号量共享内存消息队列相关的函数的使用 实验原理 Linux下进程通信相关函数除上次实验所用的几个还有 信号量 信号量又称为信号灯它是用来协调不同...
  • 进程间通信1. 管道通信匿名管道:当进程使用 pipe 函数,就可以打开位于内核中的这个特殊“文件”。同时 pipe 函数会返回两个描述符,一个用于读,一个用于写。如果你使用 fstat 函数来测试该描述符,可以发现此文件...

    进程间通信

    1. 管道通信

    匿名管道:

    当进程使用 pipe 函数,就可以打开位于内核中的这个特殊“文件”。同时 pipe 函数会返回两个描述

    符,一个用于读,一个用于写。如果你使用 fstat 函数来测试该描述符,可以发现此文件类型为

    FIFO 。而无名管道的无名,指的就是这个虚幻的“文件”,它没有名字。

    man 2 pipe

    63813bd28f6d576323fcb288fa2902d0.png

    pipe 函数打开的文件描述符是通过参数(数组)传递出来的,而返回值表示打开成功(0)或失败

    (-1)。

    它的参数是一个大小为 2 的数组。此数组的第 0 个元素用来接收以读的方式打开的描述符,而第 1 个元

    素用来接收以写的方式打开的描述符。也就是说, pipefd[0] 是用于读的,而 pipefd[1] 是用于写

    的。

    打开了文件描述符后,就可以使用 read(pipefd[0]) 和 write(pipefd[1]) 来读写数据了。

    78bea6fa709f1e639b7d8e179a298d94.png

    注意事项

    这两个分别用于读写的描述符必须同时打开才行,否则会出问题。

    688a5c73170704e78316291a8b1adef4.png

    如果关闭读 ( close(pipefd[0]) ) 端保留写端,继续向写端 ( pipefd[1] ) 端写数据( write 函数)的进

    程会收到 SIGPIPE 信号。

    如果关闭写 ( close(pipefd[1]) ) 端保留读端,继续向读端 (pipefd[0]) 端读数据( read函数),

    read函数会返回 0.

    例题:父进程 fork 出一个子进程,通过无名管道向子进程发送字符,子进程收到数据后将字符串中的

    小写字符转换成大写并输出。

    5ffd93ac5b537e4a4e0e08fbcb041a6f.png

    代码如下:

    #include

    include

    #include

    #include

    void child(int *fd) {

    close(fd[1]); // 子进程关闭写端

    char buf[64];

    int n = 0,i;

    while(1) {

    n = read(fd[0], buf, 64);//如果没有数据可读,read会阻塞;如果父进程退出,

    read 返回 0.

    for (i = 0; i < n; ++i)

    putchar(toupper(buf[i]));

    if (*buf == 'q') {

    close(fd[0]);

    exit(0);

    }

    if (n == 0) {

    puts("no data to read!");

    sleep(1);

    }

    }

    exit(0);

    }

    int main() {

    int fd[2];//作为传出参数

    int n = 0;

    char buf[64] = { 0 };

    if (pipe(fd) < 0) {

    perror("pipe");

    return -1;

    }

    pid_t pid = fork();

    if (pid == 0) {

    child(fd);

    }

    close(fd[0]);// 父进程关闭读端

    while (1) {

    n = read(STDIN_FILENO, buf, 64);

    write(fd[1], buf, n);

    if (*buf == 'q') {

    close(fd[1]);

    exit(0);

    }

    }

    return 0;

    }

    6b0c9328ac08b0cdcdaf0edcd433fa0e.png

    命名管道

    通过命令 mkfifo 创建管道

    man mkfifo

    e3ad9e6b8b666a7e7b47546a60105522.png

    通过函数 mkfifo(3) 创建管道

    man 3 mkfifo

    76b1dd0ade6c8186d9cbb6f9d994f592.png

    FIFO文件的特性

    a) 查看文件属性

    当使用 mkfifo 创建 hello 文件后,查看文件信息如下:

    a1b925818c046cf13982866670a373d5.png

    某些版本的系统在 hello 文件后面还会跟着个 | 符号,像这样hello|

    b) 使用 cat 命令打印 hello 文件内容

    e56b86314e3350fac2d5613faa9c20ff.png

    接下来你的 cat 命令被阻塞住。

    开启另一个终端,执行:

    f6baddc39b00bee1e708e0b21177b2e4.png

    然后你会看到被阻塞的cat 又继续执行完毕,在屏幕打印 “hello world” 。如果你反过来执行上面

    两个命令,会发现先执行的那个总是被阻塞。

    01db579a37c927894356e09a9f510adf.png

    c) fifo 文件特性

    根据前面两个实验,可以总结:

    文件属性前面标注的文件类型是p ,代表管道

    文件大小是0

    fifo 文件需要有读写两端,否则在打开 fifo 文件时会阻塞

    当然了,如果在 open 的时候,使用了非阻塞方式,肯定是不会阻塞的。特别地,如果以非阻塞写的方

    式 open ,同时没有进程为该文件以读的方式打开,会导致 open 返回错误(-1),同时 errno 设置成

    ENXIO .

    例题:编写两个程序,分别是发送端 pipe_send 和接收端面 pipe_recv 。程序 pipe_send 从标准

    输入接收字符,并发送到程序 pipe_recv ,同时 pipe_recv 将接收到的字符打印到屏幕。

    代码如下:

    // pipe_send.c

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    int main() {

    char buf[64];

    int n = 0;

    int fd = open("hello", O_WRONLY);

    if (fd < 0) {

    perror("open fifo");

    return -1;

    }

    puts("has opend fifo");

    while((n = read(STDIN_FILENO, buf, 64)) > 0) {

    write(fd, buf, n);

    if (buf[0] == 'q')

    break;

    }

    close(fd);

    return 0;

    // pipe_recv.c

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    int main() {

    char buf[64];

    int n = 0;

    int fd = open("hello", O_RDONLY);

    if (fd < 0) {

    perror("open fifo");

    return -1;

    }

    puts("has opened fifo");

    while((n = read(fd, buf, 64)) > 0) {

    write(STDOUT_FILENO, buf, n);

    }

    if (n == 0) {

    puts("remote closed");

    }

    else {

    perror("read fifo");

    return -1;

    }

    close(fd);

    return 0;

    }

    8ca9785357dd5d4806fc7ed1aa46ae03.png

    分别开启两个终端,分别运行 pipe_send 和 pipe_recv :

    0f2585b62b715c9216b5e59095abb277.png

    96732cefd635e5a5cd54105651df5749.png

    现在两个终端都处于阻塞状态,我们在运行pipe_send 的终端输入数据,然后我们就可以在运行

    pipe_recv 的终端看到相应的输出:

    9a528ecba5af841ca848f98e99f89992.png

    31def4c285d431a52311fac7c50010c1.png

    可以用组合按键结束上述两个进程。

    2. IPC 内核对象

    每个IPC 内核对象都是位于内核空间中的一个结构体。具体的对于共享内存、消息队列和信号量,他

    们在内核空间中都有对应的结构体来描述。当你使用 get 后缀创建内核对象时,内核中就会为它开辟

    一块内存保存它。只要你不显式删除该内核对象,它就永远位于内核空间中,除非你关机重启。

    679f36d7ffbe8a6a8bf8b6cba8863245.png

    进程空间的高 1G 空间( 3GB-4GB )是内核空间,该空间中保存了所有的 IPC 内核对象。上图给

    出不同的 IPC 内核对象在内存中的布局(以数组的方式),实际操作系统的实现并不一定是数组,也

    可能是链表或者其它数据结构等等。每个内核对象都有自己的 id 号(数组的索引)。此 id 号可以被

    用户空间使用。所以只要用户空间知道了内核对象的 id 号,就可以操控内核对象了。

    为了能够得到内核对象的 id 号,用户程序需要提供键值—— key ,它的类型是 key_t (int 整

    型)。系统调用函数( shmget , msgget 和 semget )根据 key ,就可以查找到你需要的内核 id

    号。在内核创建完成后,就已经有一个唯一的 key 值和它绑定起来了,也就是说 key 和内核对象是一

    一对应的关系。( key = 0 为特殊的键,它不能用来查找内核对象)

    创建 IPC 内核对象

    man 2 shmget

    9095902a194fafd94b7c0d844565d04f.png

    man 2 msgget

    9c83a493af5317cfba1639381705e337.png

    man 2 semget

    4115a33600a6931e5f99f360a1411da7.png

    在创建IPC 内核对象时,用户程序一定需要提供 key 值才行。实际上,创建IPC 内核对象的函数和获

    取内核对象id 的函数是一样的,都是使用 get 后缀函数。比如在键值 0x8888 上创建 ipc 内核对象,

    并获取其 id ,应该像下面这样:

    e6a47da04ec54cb0d7f08e7629207719.png

    例题:程序 ipccreate 用于在指定的键值上创建ipc 内核对象。使用格式为 ./ipccreate ,比如

    ./ipccreate 0 0x8888 表示在键值 0x8888 上创建共享内存。

    代码如下:

    // ipccreate.c

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    int main(int argc, char* argv[]) {

    if (argc < 3) {

    printf("%s \n", argv[0]);

    return -1;

    }

    key_t key = strtoll(argv[2], NULL, 16);//key

    char type = argv[1][0];//

    char buf[64];

    int id;

    if (type == '0') {//创建共享内存

    id = shmget(key, getpagesize(), IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0644);

    strcpy(buf, "share memory");

    }

    else if (type == '1') {//创建消息队列

    id = msgget(key, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0644);

    strcpy(buf, "message queue");

    }

    else if (type == '2') {//创建信号量

    id = semget(key, 5, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0644);

    strcpy(buf, "semaphore");

    }

    else {

    printf("type must be 0, 1, or 2\n");

    return -1;

    }

    if (id < 0) {

    perror("get error");

    return -1;

    }

    printf("create %s at 0x%x, id = %d\n", buf, key, id);

    return 0;

    }

    33faf532e99581d46064eabbf3497d1c.png

    获取 ipc 内核对象

    程序 ipcget 用于在指定的键值上获取 ipc 内核对象的 id 号。使用格式为 ./ipcget ,比如

    ./ipcget 0 0x8888 表示获取键值 0x8888 上的共享内存 id 号。

    代码如下:

    // ipcget.c

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    int main(int argc, char* argv[]) {

    if (argc < 3) {

    printf("%s \n", argv[0]);

    return -1;

    }

    key_t key = strtoll(argv[2], NULL, 16);

    char type = argv[1][0];

    char buf[64];

    int id;

    if (type == '0') {

    id = shmget(key, 0, 0);

    strcpy(buf, "share memory");

    }

    else if (type == '1') {

    id = msgget(key, 0);

    strcpy(buf, "message queue");

    }

    else if (type == '2') {

    id = semget(key, 0, 0);

    strcpy(buf, "semaphore");

    }

    else {

    printf("type must be 0, 1, or 2\n");

    return -1;

    }

    if (id < 0) {

    perror("get error");

    return -1;

    }

    printf("get %s at 0x%x, id = %d\n", buf, key, id);

    return 0;

    }

    1eac57ca8d7a1f51977bc40f85301100.png

    3. 共享内存

    前面已经知道如何创建内核对象,接下来分别了解三种内核对象的操作:

    man 2 shmop

    69b65b369996727599329aeddcbdbd57.png

    man 2 shmctl

    9b94d26362163314a0ce09fdf8c2d11d.png

    e3689ca8f5158a62260357532caa032b.png

    例题:编写一个程序 shmctl 可以用来创建、删除内核对象,也可以挂接、卸载共享内存,还可以打

    印、设置内核对象信息。具体使用方法具体见下面的说明:

    ./shmctl -c : 创建内核对象。

    ./shmctl -d : 删除内核对象。

    ./shmctl -v : 显示内核对象信息。

    ./shmctl -s : 设置内核对象(将权限设置为 0600 )。

    ./shmctl -a : 挂接和卸载共享内存(挂接 5 秒后,再执行 shmdt ,然后退出)。

    代码如下:

    // shmctl.c

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #define ASSERT(res) if((res)<0){perror(FUNCTION);exit(-1);}

    // 打印 ipc_perm

    void printPerm(struct ipc_perm *perm) {

    printf("euid of owner = %d\n", perm->uid);

    printf("egid of owner = %d\n", perm->gid);

    printf("euid of creator = %d\n", perm->cuid);

    printf("egid of creator = %d\n", perm->cgid);

    printf("mode = 0%o\n", perm->mode);

    }

    // 打印 ipc 内核对象信息

    void printShmid(struct shmid_ds *shmid) {

    printPerm(&shmid->shm_perm);

    printf("segment size = %d\n", shmid->shm_segsz);

    printf("last attach time = %s", ctime(&shmid->shm_atime));

    printf("last detach time = %s", ctime(&shmid->shm_dtime));

    printf("last change time = %s", ctime(&shmid->shm_ctime));

    printf("pid of creator = %d\n", shmid->shm_cpid);

    printf("pid of last shmat/shmdt = %d\n", shmid->shm_lpid);

    printf("No. of current attaches = %ld\n", shmid->shm_nattch);

    }

    // 创建 ipc 内核对象

    void create() {

    int id = shmget(0x8888, 123, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0664);

    printf("create %d\n", id);

    ASSERT(id);

    }

    // IPC_STAT 命令使用,用来获取 ipc 内核对象信息

    void show() {

    int id = shmget(0x8888, 0, 0);

    ASSERT(id);

    struct shmid_ds shmid;

    ASSERT(shmctl(id, IPC_STAT, &shmid));

    printShmid(&shmid);

    }

    // IPC_SET 命令使用,用来设置 ipc 内核对象信息

    void set() {

    int id = shmget(0x8888, 123, IPC_CREAT | 0664);

    ASSERT(id);

    struct shmid_ds shmid;

    ASSERT(shmctl(id, IPC_STAT, &shmid));

    shmid.shm_perm.mode = 0600;

    ASSERT(shmctl(id, IPC_SET, &shmid));

    printf("set %d\n", id);

    }

    // IPC_RMID 命令使用,用来删除 ipc 内核对象

    void rm() {

    int id = shmget(0x8888, 123, IPC_CREAT | 0664);

    ASSERT(id);

    ASSERT(shmctl(id, IPC_RMID, NULL));

    printf("remove %d\n", id);

    }

    // 挂接和卸载

    void at_dt() {

    int id = shmget(0x8888, 123, IPC_CREAT | 0664);

    ASSERT(id);

    char *buf = shmat(id, NULL, 0);

    if (buf == (char*)-1) ASSERT(-1);

    printf("shmat %p\n", buf);

    sleep(5); // 等待 5 秒后,执行 shmdt

    ASSERT(shmdt(buf));

    printf("shmdt %p\n", buf);

    }

    int main(int argc, char *argv[]) {

    if (argc < 2) {

    printf("usage: %s \n", argv[0]);

    return -1;

    }

    printf("I'm %d\n", getpid());

    if (!strcmp(argv[1], "-c")) {

    create();

    }

    else if (!strcmp(argv[1], "-v")) {

    show();

    }

    else if (!strcmp(argv[1], "-s")) {

    set();

    }

    else if (!strcmp(argv[1], "-d")) {

    rm();

    }

    else if (!strcmp(argv[1], "-a")) {

    at_dt();

    }

    return 0;

    }

    9922c4fe18f2933fd88890d502e45c6a.png

    先在另一个终端执行 ./shmctl -a ,然后在当前终端执行 ./shmctl -v (注意手速,5秒内要搞定)。

    e21c12773db302369263972005bd9439.png

    f84fc3df099d9510025e71baa0fb8136.png

    4. 消息队列

    消息队列本质上是位于内核空间的链表,链表的每个节点都是一条消息。每一条消息都有自己的消息类

    型,消息类型用整数来表示,而且必须大于 0.每种类型的消息都被对应的链表所维护,下图 展示了内

    核空间的一个消息队列:

    d8fb11bd17e8bb190908bab8e31d3309.png

    其中数字 1 表示类型为 1 的消息,数字2、3、4 类似。彩色块表示消息数据,它们被挂在对应类型的链

    表上。值得注意的是,刚刚说过没有消息类型为 0 的消息,实际上,消息类型为 0 的链表记录了所有消

    息加入队列的顺序,其中红色箭头表示消息加入的顺序。

    消息队列相关的函数

    man 2 msgop

    a7cc303c129b12b70786293302d6c2c1.png

    480afd75e88614d92857c93d7e6a1528.png

    72f87f697bbb88146bddfef4da64838b.png

    391447a94538c2c2f00c429b3a6e44bf.png

    消息数据格式

    无论你是发送还是接收消息,消息的格式都必须按照规范来。简单的说,它一般长成下面这个样子:

    71acde64f297909a91f90050d4f8e968.png

    例题:程序 msg_send 和 msg_recv 分别用于向消息队列发送数据和接收数据。 msg_send 程序定义了

    一个结构体 Msg ,消息正文部分是结构体 Person 。该程序向消息队列发送了 10 条消息。

    代码如下:

    // msg_send.c

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #define ASSERT(prompt,res) if((res)<0){perror(#prompt);exit(-1);}

    typedef struct {

    char name[20];

    int age;

    }Person;

    typedef struct {

    long type;

    Person person;

    }Msg;

    int main(int argc, char *argv) {

    int id = msgget(0x8888, IPC_CREAT | 0664);

    ASSERT(msgget, id);

    Msg msg[10] = {

    {1, {"Luffy", 17}},

    {1, {"Zoro", 19}},

    {2, {"Nami", 18}},

    {2, {"Usopo", 17}},

    {1, {"Sanji", 19}},

    {3, {"Chopper", 15}},

    {4, {"Robin", 28}},

    {4, {"Franky", 34}},

    {5, {"Brook", 88}},

    {6, {"Sunny", 2}}

    };

    int i;

    for (i = 0; i < 10; ++i) {

    int res = msgsnd(id, &msg[i], sizeof(Person), 0);

    ASSERT(msgsnd, res);

    }

    return 0;

    }

    程序 msg_send 第一次运行完后,内核中的消息队列大概像下面这样:

    157369f375af1872adc3df7e355ca4c4.png

    18f18923cab67d3c660dad03f3597ec6.png

    c9506103223f81b8c16a5c89c3094e29.png

    先运行 ./msg_send ,再运行 ./msg_recv 。

    接收所有消息:

    3f12580fbba36c2a1ddc2568426b7685.png

    接收类型为 4 的消息,这时要重新运行 ./msg_send :

    177ea5806db14d5035371a7342eb0470.png

    接收类型小于等于 3 的所有消息,这是不用再运行 ./msg_send :

    a416a69ef33074486f8fb6a244cd43aa.png

    还有一个函数来操作消息队列内核对象的

    man 2 msgctl

    a239f2daee3689ef2f72deea7e10af72.png

    23b1665436634aab8d299174f8da6d58.png

    981527d39f82a6a1f2d91cd0b8b002ea.png

    5. 信号量

    设置和获取信号量值的函数 semctl :

    man 2 semctl

    35f84b0b02e05b3408d10438009e3c3b.png

    af838d97405399803db6e705a1677ec7.png

    a4fdf441f07b3907665ee033c5d3e866.png

    55816f45b5ea98e270cfc4ece3a2fe7f.png

    请求和释放信号量 semop

    man 2 semop

    5e461f45012aff208eab4f39e0fc24be.png

    6096f63d394e972781942c633024db0c.png

    9eb268bc5c766afed8a53716bb4856cd.png

    例题:信号量操作 示例

    代码如下:

    // semop.c

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #define R0 0

    #define R1 1

    #define R2 2

    void printSem(int id) {

    unsigned short vals[3] = { 0 };

    semctl(id, 3, GETALL, vals);

    printf("R0 = %d, R1= %d, R2 = %d\n\n", vals[0], vals[1], vals[2]);

    }

    int main() {

    int id = semget(0x8888, 3, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0664);

    // 打印信号量值

    puts("信号量初始值(默认值)");

    printSem(id);

    // 1. 设置第 2 个信号量值

    puts("1. 设置第 2 个信号量(R2)值为 20");

    semctl(id, 2, SETVAL, 20);

    printSem(id);

    // 2. 同时设置 3 个信号量的值

    puts("2. 同时设置 3 个信号量的值为 12, 5, 9");

    unsigned short vals[3] = {12, 5, 9};

    semctl(id, 0, SETALL, vals);

    printSem(id);

    // 3. 请求 2 个 R0 资源

    puts("3. 请求 2 个 R0 资源");

    struct sembuf op1 = {0, -2, 0};

    semop(id, &op1, 1);

    printSem(id);

    // 4. 请求 3 个 R1 和 5 个 R2

    puts("4. 请求 3 个 R1 和 5 个 R2");

    struct sembuf ops1[2] = {

    {1, -3, 0},

    {2, -5, 0}

    };

    semop(id, ops1, 2);

    printSem(id);

    // 5. 释放 2 个 R1

    puts("5. 释放 2 个 R1");

    struct sembuf op2 = {1, 2, 0};

    semop(id, &op2, 1);

    printSem(id);

    // 6. 释放 1 个 R0, 1 个 R1,3 个 R2

    puts("6. 释放 1 个 R0, 1 个 R1,3 个 R2");

    struct sembuf ops2[3] = {

    {0, 1, 0},

    {1, 1, 0},

    {2, 3, 0}

    };

    semop(id, ops2, 3);

    printSem(id);

    // 7. 删除 ipc 内核对象

    puts("7. 删除 ipc 内核对象");

    semctl(id, 0, IPC_RMID);

    return 0;

    }

    a4d69be6926d6925eec2e624b43f3615.png

    例题:使用信号量实现父子进程之间的同步,防止父子进程抢夺 CPU 。

    代码:

    #include

    #include

    #include

    #include

    static int semid;

    static void sem_set(){

    if(semctl(semid,0,SETVAL,1)==-1)

    {

    perror("semctl");

    exit(1);

    }

    }

    static void sem_p(){

    struct sembuf op = {0,-1,0};

    if(semop(semid,&op,1) == -1){

    perror("semop");

    exit(1);

    }

    }

    static void sem_v(){

    struct sembuf op = {0,1,0};

    if(semop(semid,&op,1) == -1){

    perror("semop");

    exit(1);

    }

    }

    static void sem_del(){

    if(semctl(semid,0,IPC_RMID) == -1){

    perror("semctl");

    exit(1);

    }

    }

    int main(){

    int i;

    pid_t pid;

    char ch = 'C';

    semid = semget((key_t)1000,1,0664|IPC_CREAT);

    if(semid == -1){

    perror("semget");

    exit(1);

    }

    sem_set();

    pid = fork();

    if(pid == -1){

    sem_del();

    exit(1);

    }

    else if (pid == 0)

    ch = 'Z';

    else

    ch = 'C';

    srand((unsigned int)getpid());

    for(i=0;i<8;i++)

    {

    sem_p();//

    printf("%c",ch);

    fflush(stdout);

    sleep(rand()%4);

    printf("%c",ch);

    fflush(stdout);

    sleep(1);

    sem_v();//

    }

    if(pid > 0)

    {

    wait(NULL);

    sem_del();

    }

    printf("\n");

    return 0;

    }

    9cbfd93833f37f5f81dfac969dfefb1b.png

    这里可以看到字符是成对出现的,如果大家修改程序把57行 sem_p(); 和64行 sem_v(); 注释掉,在编译

    运行会发现字符可能就不会成对出现了,这里就是用信号量来帮我们实现进程间的同步的。

    来源:https://www.cnblogs.com/1122ss/p/13056125.html

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    《实验十八-linux进程间通信.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《实验十八-linux进程间通信.ppt(15页珍藏版)》请在装配图网上搜索。

    1、Linux进程间通信(IPC),实验十九,共享内存(Shared memory) 消息队列(Messge Queue),主要内容,共享内存,共享内存是一种最为高效的进程间通信方式。因为进程可以直接读写内存,不需要任何数据的拷贝。 为了在多个进程间交换信息,内核专门留出了一块内存区。这段内存区可以由需要访问的进程将其映射到自己的私有地址空间,从而大大提高了效率。 由于多个进程共享一段内存,因此也需要依靠某种同步机制,如互斥锁和信号量等 。,共享内存,共享内存的实现分为两个步骤: 第一步是创建共享内存,shmget(),从内存中获得一段共享内存区域。 第二步是映射共享内存,shmat(),把这段创。

    2、建的共享内存映射到具体的进程空间中。 到这里可使用共享内存了,也就是可以使用不带缓冲的I/O读写命令对其进行操作。 除此之外,当然还有断开映射的操作,shmdt()。,共享内存,共享内存,共享内存,消息队列,消息队列就是一些消息的列表。用户可以从消息队列中添加消息和读取消息等。从这点上看,消息队列具有一定的FIFO特性,但是它可以实现消息的随机查询,比FIFO具有更大的优势。同时,这些消息又是存在于内核中的,由“队列ID”来标识。 消息的结构。受到两方面约束,长度必须小于系统规定上限,其次,它必须以一个长整型变量开始,接受函数将用这个成员变量来确定消息类型 struct my_message 。

    3、long message_type; /*data*/ ,消息队列,消息队列的实现包括四种操作: 创建或打开消息队列: msgget(),数量会受到系统消息队列数量的限制。 添加消息: msgsnd(),把消息添加到已打开的消息队列末尾; 读取消息: msgrcv(),把消息从消息队列中取走,与FIFO不同的是,这里可以指定取走某一条消息; 控制消息队列: msgctl(),可以完成多项功能。,消息队列,消息队列,消息队列,消息队列,消息队列,编写一对程序shm1.c和shm2.c,第一个程序创建一个共享内存段,并把写到里面的数据都读出来,直到读到“end”。第二个程序连接已有的共享内存段,并负责向里输入数据,直到输入“end”(需要自己提供同步机制)。 编写一对程序msg1.c和msg2.c,前者负责接收消息,后者负责发送消息,允许两个进程都可以创建消息队列,但只有接收进程可以删除队列,规定当接收或发送数据为“end”时结束。,作业。

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    而对Unix发展做出重大贡献的两大主力AT&T的贝尔实验室及BSD(加州大学伯克利分校的伯克利软件发布中心)在进程间通信方面的侧重点有所不同。前者对Unix早期的进程间通信手段进行了系统的改进和扩充,形成了“system ...
  • 管道简介管道是Linux进程间通信的一种方式,它把一个程序的输出直接连接到另一个程序的输入(其实我更愿意将管道比喻为农村浇地的管子)。Linux的管道主要包括两种:无名管道和有名管道。这一节主要讲无名管道,首先...
  • 中心)在进程间通信方面的侧重点有所不同。前者对Unix早期的进程间通信手段进行了系统的 改进和扩充,形成了“systemVIPC”,通信进程局限在单个计算机内;后者则跳过了该限制, 形成了基于套接口(socket)的进程间...
  • linux 进程间通信详解

    2015-07-19 18:33:35
    什么是进程间通信 进程间通信就是在不同进程之间传播或交换信息。 linux下的进程通信手段基本上是从Unix平台上的进程通信手段继承而来的。而对Unix发展做出重大贡献的两大主力AT&T的贝尔实验室及BSD...
  • 前言对于一个大型的程序,划分子模块(比如 DDD,...你有以下几种选择:1)单线程2)共进程多线程部署3)共 docker 跨进程部署4)跨 vm(虚拟机)部署对于跨 vm 的场景,进程间主要靠 socket 通信(创建套接字)。而对于同...

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