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| 学号-姓名 | 17041515-刘聪 |
| 作业学习目标 | 1、了解进程间通信的常用方式 2、掌握管道、消息队列、信号量、共享内存实现进程间通信的方法 |
一、举例说明使用匿名管道进行进程通信
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。
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
字母转化成大写并输出。
二、举例说明使用mkfifo命令创建命名管道以及简单演示管道如何工作。
命名管道
1、通过命令mkfifo创建管道
查看手册 man mkfifo
2.通过函数mkfifo(3) 创建管道
查看手册 man 3 mkfifo
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：
b) 使用cat命令打印hello文件内容
可以看到cat已经被堵塞了，开启另一个终端执行：
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。
c）fifo文件特性
根据前面两个实验，可以总结：
(1)文件属性前面标注的文件类型是 p ，代表管道
(2)文件大小是 0
(3)fifo 文件需要有读写两端，否则在打开 fifo 文件时会阻塞。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。
三、编写两个程序使用第二题中创建的管道进行通信
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。
分别开启两个终端，分别运行pipe_send和pipe_recv:
现在两个终端都处于阻塞状态，在运行pipe_send的终端输入数据，然后就可以在运行的pipe_recv的终端
看到相应的输出:
四、编写两个程序分别通过指定的键值创建IPC内核对象，以及获取该指定键值的IPC内核对象。
IPC内核对象
1、创建IPC内核对象
查看手册 man 2 shmget
查看手册 man 2 msgget
查看手册 man 2 semget
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。
2、获取IPC内核对象
五、编写一个程序可以用来创建、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。
共享内存
三种内核对象的操作：
查看手册 man 2 shmop
查看手册 man 2 shmctl
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
先在另一个终端执行 ./shmctl -a ，然后(5s内)立即在当前终端执行 ./shmctl -v
先在另一个终端执行 ./shmctl -a ，运行结束后，然后在当前终端执行 ./shmctl -v
六、编写两程序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。
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。
消息队列相关的函数
查看手册 man 2 msgop
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。
接收类型为 4 的消息,这时要重新运行 ./msg_send :
接收类型小于等于 3 的所有消息,这是不用再运行 ./msg_send :
还有一个函数来操作消息队列内核对象的
查看手册 man 2 msgctl
七、编写程序举例说明信号量如何操作
信号量
设置和获取信号量值的函数 semctl :
查看手册 man 2 semctl
请求和释放信号量 semop
查看手册 man 2 semop
例题：信号量操作示例
八、编写程序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 。
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 。
这里可以看到字符是成对出现的，如果修改程序把63行 sem_p(); 和70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。
