实验四 linux进程通信

linux课程设计进程间通信一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解和掌握Linux进程间通信的基本概念和常用方法。

知识目标包括：掌握进程间通信的定义、作用和分类；理解Linux系统中进程间通信的机制和原理。

技能目标包括：学会使用Linux系统中的管道、信号和共享内存等通信方法；能够编写简单的Linux进程间通信程序。

情感态度价值观目标包括：培养学生对Linux系统的兴趣和好奇心，提高学生对计算机操作系统的基本认识；培养学生团队合作精神和自主学习能力。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括Linux进程间通信的概念、分类和机制，以及常用的进程间通信方法。

首先，介绍进程间通信的定义和作用，让学生了解进程间通信的重要性。

然后，讲解Linux系统中进程间通信的机制和原理，包括管道、信号和共享内存等方法。

接下来，通过实例演示和编程实践，让学生掌握这些通信方法的用法和特点。

最后，结合实际应用场景，讨论进程间通信在操作系统中的应用和意义。

三、教学方法为了达到本节课的教学目标，采用多种教学方法相结合的方式进行教学。

首先，采用讲授法，向学生讲解进程间通信的基本概念和原理。

其次，通过案例分析法，分析实际应用场景中的进程间通信问题，引导学生学会运用所学知识解决实际问题。

然后，利用实验法，让学生动手实践，编写进程间通信程序，加深对通信方法的理解和记忆。

最后，采用讨论法，鼓励学生积极参与课堂讨论，培养团队合作精神和批判性思维。

四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法的实施，准备以下教学资源。

首先，教材《Linux操作系统原理与应用》，作为学生学习的基础资料。

其次，参考书《Linux进程间通信》，为学生提供更深入的理论学习资料。

再次，多媒体教学课件，用于直观展示进程间通信的原理和实例。

最后，实验室设备，包括计算机和网络设备，用于学生进行进程间通信实验。

通过这些教学资源，丰富学生的学习体验，提高学习效果。

五、教学评估本节课的教学评估将采用多种方式，以全面、客观地评价学生的学习成果。

IPC方法Linux环境下，进程地址空间相互独立，每个进程各自有不同的用户地址空间。

任何一个进程的全局变量在另一个进程中都看不到，所以进程和进程之间不能相互访问，要交换数据必须通过内核，在内核中开辟一块缓冲区，进程1把数据从用户空间拷到内核缓冲区，进程2再从内核缓冲区把数据读走，内核提供的这种机制称为进程间通信（IPC，InterProcess Communication）。

在进程间完成数据传递需要借助操作系统提供特殊的方法，如：文件、管道、信号、共享内存、消息队列、套接字、命名管道等。

随着计算机的蓬勃发展，一些方法由于自身设计缺陷被淘汰或者弃用。

现今常用的进程间通信方式有：①管道(使用最简单)②信号(开销最小)③共享映射区(无血缘关系)④本地套接字(最稳定)管道管道的概念：管道是一种最基本的IPC机制，作用于有血缘关系的进程之间，完成数据传递。

调用pipe系统函数即可创建一个管道。

有如下特质：1. 其本质是一个伪文件(实为内核缓冲区)2.由两个文件描述符引用，一个表示读端，一个表示写端。

3. 规定数据从管道的写端流入管道，从读端流出。

管道的原理: 管道实为内核使用环形队列机制，借助内核缓冲区(4k)实现。

管道的局限性：①数据自己读不能自己写。

②数据一旦被读走，便不在管道中存在，不可反复读取。

③由于管道采用半双工通信方式。

因此，数据只能在一个方向上流动。

④只能在有公共祖先的进程间使用管道。

常见的通信方式有，单工通信、半双工通信、全双工通信。

pipe函数创建管道int pipe(int pipefd[2]); 成功：0；失败：-1，设置errno函数调用成功返回r/w两个文件描述符。

无需open，但需手动close。

规定：fd[0] →r；fd[1] →w，就像0对应标准输入，1对应标准输出一样。

向管道文件读写数据其实是在读写内核缓冲区。

管道创建成功以后，创建该管道的进程（父进程）同时掌握着管道的读端和写端。

第1篇一、实验背景进程管理是操作系统中的一个重要组成部分，它负责管理计算机系统中所有进程的创建、调度、同步、通信和终止等操作。

为了加深对进程管理的理解，我们进行了一系列实验，以下是对实验的分析和总结。

二、实验目的1. 加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。

2. 进一步认识并发执行的实质。

3. 分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法。

4. 了解Linux系统中进程通信的基本原理。

三、实验内容1. 使用系统调用fork()创建两个子进程，父进程和子进程分别显示不同的字符。

2. 修改程序，使每个进程循环显示一句话。

3. 使用signal()捕捉键盘中断信号，并通过kill()向子进程发送信号，实现进程的终止。

4. 分析利用软中断通信实现进程同步的机理。

四、实验结果与分析1. 实验一：父进程和子进程分别显示不同的字符在实验一中，我们使用fork()创建了一个父进程和两个子进程。

在父进程中，我们打印了字符'a'，而在两个子进程中，我们分别打印了字符'b'和字符'c'。

实验结果显示，父进程和子进程的打印顺序是不确定的，这是因为进程的并发执行。

2. 实验二：每个进程循环显示一句话在实验二中，我们修改了程序，使每个进程循环显示一句话。

实验结果显示，父进程和子进程的打印顺序仍然是随机的。

这是因为并发执行的进程可能会同时占用CPU，导致打印顺序的不确定性。

3. 实验三：使用signal()捕捉键盘中断信号，并通过kill()向子进程发送信号在实验三中，我们使用signal()捕捉键盘中断信号（按c键），然后通过kill()向两个子进程发送信号，实现进程的终止。

实验结果显示，当按下c键时，两个子进程被终止，而父进程继续执行。

这表明signal()和kill()在进程控制方面具有重要作用。

4. 实验四：分析利用软中断通信实现进程同步的机理在实验四中，我们分析了利用软中断通信实现进程同步的机理。

一、实验目的1. 理解进程通信的概念和作用。

2. 掌握进程通信的常用方法，包括管道、消息队列、信号量等。

3. 通过编程实践，加深对进程通信机制的理解和应用。

二、实验环境操作系统：Linux开发环境：gcc三、实验内容1. 管道通信2. 消息队列通信3. 信号量通信四、实验步骤及分析1. 管道通信（1）实验步骤1）创建一个父进程和一个子进程；2）在父进程中创建一个管道，并将管道的读端和写端分别赋给父进程和子进程；3）在父进程中，通过管道的写端发送数据给子进程；4）在子进程中，通过管道的读端接收父进程发送的数据；5）关闭管道的读端和写端；6）结束进程。

（2）实验分析通过管道通信，实现了父进程和子进程之间的数据传递。

管道是半双工通信，数据只能单向流动。

在本实验中，父进程向子进程发送数据，子进程接收数据。

2. 消息队列通信（1）实验步骤1）创建一个消息队列；2）在父进程中，向消息队列中发送消息；3）在子进程中，从消息队列中接收消息；4）删除消息队列；5）结束进程。

（2）实验分析消息队列是一种进程间通信机制，允许不同进程之间传递消息。

消息队列的创建、发送、接收和删除等操作都是通过系统调用实现的。

在本实验中，父进程向消息队列发送消息，子进程从消息队列接收消息，实现了进程间的消息传递。

3. 信号量通信（1）实验步骤1）创建一个信号量；2）在父进程中，对信号量执行P操作，请求资源；3）在子进程中，对信号量执行V操作，释放资源；4）结束进程。

（2）实验分析信号量是一种用于实现进程同步的机制。

在进程通信中，信号量可以用来协调多个进程对共享资源的访问。

在本实验中，父进程和子进程通过信号量实现了对共享资源的同步访问。

五、实验结果1. 管道通信实验结果：父进程成功向子进程发送数据，子进程成功接收数据。

2. 消息队列通信实验结果：父进程成功向消息队列发送消息，子进程成功从消息队列接收消息。

3. 信号量通信实验结果：父进程成功获取资源，子进程成功释放资源。

第1篇一、实验目的1. 理解进程通信的概念和原理；2. 掌握进程通信的常用机制和方法；3. 能够使用进程通信机制实现进程间的数据交换和同步；4. 增强对操作系统进程管理模块的理解。

二、实验环境1. 操作系统：Linux2. 编程语言：C3. 开发环境：GCC三、实验内容1. 进程间通信的管道机制2. 进程间通信的信号量机制3. 进程间通信的共享内存机制4. 进程间通信的消息队列机制四、实验步骤1. 管道机制（1）创建管道：使用pipe()函数创建管道，将管道文件描述符存储在两个变量中，分别用于读和写。

（2）创建进程：使用fork()函数创建子进程，实现父子进程间的通信。

（3）管道读写：在父进程中，使用read()函数读取子进程写入的数据；在子进程中，使用write()函数将数据写入管道。

（4）关闭管道：在管道读写结束后，关闭对应的管道文件描述符。

2. 信号量机制（1）创建信号量：使用sem_open()函数创建信号量，并初始化为1。

（2）获取信号量：使用sem_wait()函数获取信号量，实现进程同步。

（3）释放信号量：使用sem_post()函数释放信号量，实现进程同步。

（4）关闭信号量：使用sem_close()函数关闭信号量。

3. 共享内存机制（1）创建共享内存：使用mmap()函数创建共享内存区域，并初始化数据。

（2）映射共享内存：在父进程和子进程中，使用mmap()函数映射共享内存区域。

（3）读写共享内存：在父进程和子进程中，通过指针访问共享内存区域，实现数据交换。

（4）解除映射：在管道读写结束后，使用munmap()函数解除映射。

4. 消息队列机制（1）创建消息队列：使用msgget()函数创建消息队列，并初始化消息队列属性。

（2）发送消息：使用msgsnd()函数向消息队列发送消息。

（3）接收消息：使用msgrcv()函数从消息队列接收消息。

（4）删除消息队列：使用msgctl()函数删除消息队列。

进程的管道通信实验报告一、实验目的本实验旨在通过实际操作，深入理解进程间通信（IPC）的原理，掌握管道通信的实现方法，提高对操作系统进程管理的理解。

二、实验环境实验环境为Linux操作系统，使用Shell脚本进行进程的管道通信实验。

三、实验内容1. 创建两个Shell脚本文件，分别命名为sender.sh和receiver.sh。

2. 在sender.sh中，编写一个简单的程序，用于向管道中写入数据。

程序包括一个无限循环，每次循环中随机生成一个数字并写入管道。

3. 在receiver.sh中，编写一个简单的程序，用于从管道中读取数据。

程序同样包括一个无限循环，每次循环中从管道中读取一个数字并输出。

4. 使用Shell命令将sender.sh和receiver.sh链接起来，实现进程间的管道通信。

四、实验过程1. 打开两个终端窗口，分别用于运行sender.sh和receiver.sh。

2. 在第一个终端窗口中，输入命令“bash sender.sh”运行sender.sh脚本。

该脚本将创建一个无限循环，每次循环中随机生成一个数字并写入管道。

3. 在第二个终端窗口中，输入命令“bash receiver.sh”运行receiver.sh脚本。

该脚本将创建一个无限循环，每次循环中从管道中读取一个数字并输出。

4. 观察两个终端窗口的输出，可以看到sender.sh进程向管道中写入的数字被receiver.sh进程读取并输出。

五、实验总结通过本次实验，我们成功实现了进程间的管道通信。

在实验过程中，我们深入了解了进程间通信的原理和实现方法，掌握了管道通信的基本操作。

通过实际操作，我们更好地理解了操作系统中进程管理、进程间通信的相关知识。

同时，我们也发现了一些不足之处，例如在程序中没有添加异常处理机制等。

在今后的学习中，我们将继续深入探索进程间通信的相关知识，提高自己的编程技能和系统设计能力。

实验四进程间通信一、实验目的1.掌握利用管道机制实现进程间的通信的方法2.掌握利用消息缓冲队列机制实现进程间的通信的方法3.掌握利用共享存储区机制实现进程间的通信的方法4.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。

一、linux下进程间通信概述AT&T的贝尔实验室，对UNIX早期的进程间通信进行了改进和扩充，形成了“system V IPC”，其通信进程主要局限在单个计算机内。

BSD（加州大学伯克利分校伯克利软件发布中心），跳过了该限制，形成了基于套接字（socket）的进程间通信机制。

linux继承了上述所有通信方式：1、传统通信方式无名管道（pipe），有名管道（fifo），信号（signal）2、system V IPC对象共享内存（share memory），消息队列（message queue），信号灯（又叫信号灯集，与线程中的信号灯要区分清楚，semaphore）3、BSD套接字（socket，这个其实主要用于网络间线程通信，所以肯定可以支持本机线程通信）二、每种通信方式的介绍1、无名管道（pipe）无名管道只能用于具有亲缘关系的进程间通信，即父子进程，兄弟进程等。

无名管道由内核来维护，是一种半双工的通信模式，具有固定的读端和写端（读端只能读，写端只能写），可以将其看成文件，使用write和read函数进行读写。

由于子进程完全继承父进程打开的文件描述符，所以父子进程可以通过pipe进行通信创建无名管道pipe需要用到函数：int pipe(int fd[2]);fd[0]固定为读端，fd[1]固定为写端。

举例如下：int fd[2];pipe(fd);这样，一个进程通过fd[1]写入数据，另一个就可以从fd[0]读出来了。

注意无名管道无读者时，写操做将会返回一个信号，如果进程未对此信号进行捕捉，会被信号杀死（即进程退出）。

若无写者，则读操作会返回0无名管道不能保证原子性，既如果有多个进程同时向同一个管道里面写数据，可能会造成数据交错，得不到我们想要的结果，这点希望读者能够在编程时注意。

2、有名管道fifo有名管道可以使互不相关的两个进程之间进行通信，有名管道想普通文件一样在linux文件系统中可见，可以通过路径来指定，用open，write，read等函数进行操作，而且他与无名管道不通，他可以保证写入数据的原子性，而且遵循先进先出的原则。

进程通信-管道（lockf）实验四进程通信一、实验目的以管道通信为例了解Linux系统中进程通信的基本原理。

二、预备知识1.系统调用lockf (fd,mode,size)，对指定文件的指定区域（由size指示）进行加锁或解锁，以实现进程的同步与互斥。

其中fd是文件描述字；mode是锁定方式，=1表示加锁，=0表示解锁，size是指定文件fd的指定区域，用0表示从当前位置到文件尾。

2.进程管道的通信。

建立进程间的管道，格式为：pipe(fd); int fd[2]; 其中，fd[1] 是写端，向管道中写入； fd[0] 是读端，从管道中读出；本质上将其当作文件处理。

进程间可通过管道，用write与read来传递数据，但write 与read不可以同时进行，在管道中只能有4096字节的数据被缓冲。

写端fd[1] pipe(fd) 读端fd[0]write(fd[1],buf,size) read(fd[0],buf,size)3.write()写文件函数，把buf中的长度为size字符的消息送入管道入口fd[1]。

4.read()读文件函数，从管道出口fd[0]读出size字符的消息置入buf中。

5.系统调用sleep(second)用于进程的同步与互斥，自变量是暂停秒数。

其功能是使现行进程暂停执行由自变量规定的秒数。

6.sprintf()格式化输出到数组的函数。

7.系统调用exit()和wait()参考课本238页。

三、实验内容1.分析示例程序且编译执行。

编写一个程序，建立一个pipe，同时父进程产生一个子进程，子进程向pipe中写入一个字符串，父进程相隔5秒钟从该pipe中读出该字符串。

#include<stdio.h>main(){ int x, fd[2];char buf[30],s[30];pipe(fd);while（（x=fork()）==-1）;if ( x==0){ sprintf(buf,”this is an example\n”);printf(“child procee running! \n”);write(fd[1],buf,30); /*把buf中的字符写入管道*/sleep(5); /*睡眠5秒，让父进程读*/exit(0); /*关闭x，子进程自我中止*/}else{ wait(0); /*父进程挂起直到其某一子进程中止为止*/read(fd[0],s,30);printf(“%s”,s);}2.编写一段程序，使用系统调用pipe()建立一条管道，同时父进程生成2个子进程分别向这条管道写一句话：child1 is sending a message! Child2 is sending a message! 父进程则循环从管道中读出信息，显示在屏幕上。