实验四 进程通信.doc

实验四 进程间通信 一、实验目的 掌握利用管道机制实现进程间的通信的方法 掌握利用消息缓冲队列机制实现进程间的通信的方法 掌握利用共享存储区机制实现进程间的通信的方法 了解Linux系统中进程软中断通信的基本原理 二、实验学时 2学时 三、实验内容 1．掌握实现进程间通信的系统调用的功能和方法 进程通信，是指进程之间交换信息。从这个意义上讲，进程之间的同步、互斥也是一种信息交换，也是一种通信。但是，这里所说的“通信”是指进程之间交换较多的信息这样一种情况，特别是在由数据相关和有合作关系的进程之间，这种信息交换是十分必要和数量较大的。 进程间通信是协调解决多个进程之间的约束关系，实现进程共同进展的关键技术，是多道系统中控制进程并发执行必不可少的机制。 （1）进程的通信方式： a. 直接通信是指信息直接传递给接收方，如管道。在发送时，指定接收方的地址或标识，也可以指定多个接收方或广播式地址, send(Receiver, message)。在接收时，允许接收来自任意发送方的消息，并在读出消息的同时获取发送方的地址, receive(Sender,message)。 b. 间接通信：借助于收发双方进程之外的共享数据结构作为通信中转，如消息队列。这种数据结构称为缓冲区或信箱。通常收方和发方的数目可以是任意的。 （2）进程间通信的类型： a. 共享存储器系统：基于共享数据结构的通信方式：只能传递状态和整数值（控制信息），包括进程互斥和同步所采用的信号量机制。速度快，但传送信息量小，编程复杂，属于低级通信；基于共享存储区的通信方式：能够传送任意数量的数据，属于高级通信。 b. 消息传递系统：在消息传递系统中，进程间的数据交换以消息为单位，用户直接利用系统提供的一组通信命令（原语）来实现通信。 c. 管道通信：管道是一条在进程间以字节流方式传送的通信通道。它由OS 核心的缓冲区（通 常几十KB）来实现，是单向的；在实质上，是一个有OS 维护的特殊共享文件，常用于命 令行所指定的输入输出重定向和管道命令。在使用管道前要建立相应的管道，然后才可使用。 （3）Linux 管道 a. 无名管道：一个可以在文件系统中长期存在的、具有路径名的文件。用系统调用mknod( )建立。它克服无名管道使用上的局限性，可让更多的进程也能利用管道进行通信。因而其它进程可以知道它的存在，并能利用路径名来访问该文件。对有名管道的访问方式与访问其他文件一样，需先用open( )打开。通过pipe 系统调用可以创建无名管道，得到两个文件描述符，分别用于写和读。 – int pipe(int fd[2]); //头文件unistd.h，返回值：0（成功），-1（发生错误） – 文件描述符 fd[0]为读端，fd[1]为写端 – 通过系统调用 write 和read 进行管道的写和读 read(fd,buf,nbyte)从fd所指示的文件中读出nbyte个字节的数据，并将它们送至由指针buf所指示的缓冲区中。如该文件被加锁，等待，直到锁打开为止。write(fd,buf,nbyte)把nbyte 个字节的数据，从buf所指向的缓冲区写到由fd所指向的文件中。如文件加锁，暂停写入，直至开锁。 参数定义：int read(fd,buf,nbyte); /* write(fd,buf,nbyte)参数定义同read*/ int fd; char *buf; unsigned nbyte; – 进程间双向通信，通常需要两个管道 – 只适用于父子进程之间或父进程安排的各个子进程之间 b. Linux 中的有名管道，可通过mknod 系统调用建立：指定mode 为S_IFIFO，或调用C 库函数mkfifo 产生 – int mknod(const char *path, mode_t mode, dev_t dev) – int mkfifo(const chat *path, mode_t mode) （4）消息缓冲机制 消息(message) 与窗口系统中的“消息”不同。通常是不定长数据块。消息的发送不需要接收方准备好，随时可发送。相应的数据结构： type message buffer = record sender size text next end Linux 消息： 消息队列(message queue)：每个message 不定长，由类型(type)和正文(text)组成 Linux 消息队列API：头文件sys/types.h, sys/ipc.h, sys/msg.h –msgget 依据用户给出的整数值key，创建新消息队列或打开现有消息队列，返回一个消息 队列 ID； –msgsnd 发送消息； –msgrcv 接收消息,可以指定消息类型；没有消息时