实验三,进程通信管道及其共享内存

实验三进程的管道通信一、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）学习进程创建的过程，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）学习解决进程同步的方法；（5）掌握Linux系统进程间通过管道通信的具体实现方法。

二、实验内容及要求：（1）使用系统调用pipe()建立一条管道线，两个子进程分别向管道写一句话（写的内容自己定，但要有该进程的一些信息）；（2）父进程从管道中读出来自两个子进程的消息，显示在屏幕上；（3）要求：父进程首先接收子进程p1发来的消息，然后再接收子进程p2发来的消息；（4）两个子进程要并发执行；（5）实现管道的互斥使用。

当一个子进程正在对管道进行写操作时，另一个欲写入管道的子进程必须等待。

使用系统调用lockf(fd[1],1,0)实现对管道的加锁操作，用lockf(fd[1],0,0)解除对管道的锁定；（6）实现父子进程的同步，当父进程试图从一空管道中读取数据时，便进入等待状态，直到子进程将数据写入管道返回后，才将其唤醒。

三、实现：相关的系统调用fork() 用于创一个子进程。

格式：int fork();返回值：在子进程中返回0；在父进程中返回所创建的子进程的ID值；当返回-1时，创建失败。

wait() 常用来控制父进程与子进程的同步。

在父进程中调用wait()，则父进程被阻塞，进入等待队列，等待子进程结束。

当子进程结束时，父进程从wait()返回继续执行原来的程序。

返回值：大于0时，为子进程的ID值；等于-1时，调用失败。

exit() 是进程结束时最常调用的。

格式：void exit( int status); 其中，status为进程结束状态。

pipe() 用于创建一个管道格式：pipe(int fd);其中fd是一个由两个数组元素fd[0]和fd[1]组成的整型数组，fd[0]是管道的读端口，用于从管道读出数据,fd[1]是管道的写端口，用于向管道写入数据。

进程实验3 Linux 进程间通信一、软中断信号的处理，实现同一用户的各进程之间的通信。

●相关的系统调用⏹kill(pid ,sig)：发送信号⏹signal（sig, func）：指定进程对信号sig的处理行为是调用函数func。

●程序清单#include <unistd.h>#include <stdio.h>#include <signal.h>void waiting();void stop();int wait_mark;main(){int p1,p2;while((p1=fork())==-1);if(p1>0){while((p2=fork())==-1);if(p2>0){ printf("parent\n");/*父进程在此完成某个操作、或接收到用户从键盘输入的特殊按键命令后发出下面的信号。

这里省略。

*/kill(p1,16);kill(p2,17);wait(0);wait(0);printf("parent process id killed! \n");exit(0);}else/* p2==0*/{printf("p2\n");wait_mark=1;signal(17,stop);waiting();printf("child process 2 is killed by parent! \n");exit(0);}}else/*p1==0*/{printf("p1\n");wait_mark=1;signal(16,stop);waiting();printf("child process 1 is kelled by parent! \n");exit(0);}}void waiting(){while(wait_mark!=0);}void stop(){wait_mark=0;}●输入并运行此程序，分析程序的运行结果。

实验四：进程同步实验一、实验任务：1、熟悉操作系统进程通信原理2、设计程序，实现共享内存、管道通信、消息通信二、实验原理：1、进程间通信的几种方法简介（1）消息队列：消息队列是消息的链接表，包括Posix消息队列systemV消息队列。

有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。

（2）共享内存：使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用IPC形式。

是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。

往往与其它通信机制，如信号量结合使用，来达到进程间的同步及互斥。

（3）无名管道（Pipe）及有名管道（named pipe）：有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信；无名管道可用于有亲缘关系的进程之间彼此的通信，进行通信时候必须有一定的机制保证对管道写和读的互斥：即在读是要关闭写的端口，而在写的时候也要保证读的一端是关闭的。

2、进程通信函数（1）消息队列有关系统调用函数a.创建消息队列使用msgget()函数：#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>int msgget(key_t key, int flag) ;该函数成功调用返回消息队列标识符。

其中的key是关键字，可以由ftok()函数得到：key=ftok(“.”,’a’);其中”.”可以是任何目录，’a’是任意字符，即所有群组标识。

flag是标识，IPC_CREAT位表示创建，一般由服务器程序创建消息队列时使用。

如果是客户程序，必须打开现存的消息队列，必须不使用IPC_CREAT。

发送和接收的消息都必须使用一个类似msgbuf的结构表示，msgbuf结构定义如下：struct msgbuf{long mtype;char mtext[1];}上面的定义，消息内容只有一个字节，是不实用的，一般我们需要重新定义一个结构：struct amsgbuf{long mtype;char mtext[200];}其中的mtype都是消息类型。

实验三进程通讯实验报告实验三进程通讯实验报告【姓名】【学号】【实验题目】进程通讯——消息队列与共享存储区【实验目的】（1）掌握进程间通讯的编程方法;（2）加深对进程并发执行的理解;（3）学习利用消息队列与共享存储区实现进程通信的方法。

【实验内容】设计一个多进程并发运行的程序,它由不同的进程完成下列工作:(1)接收键盘输入进程负责接收用户的键盘输入,并以适当的方式将由键盘获得的数据交给其它进程处理。

(2)显示进程负责全部数据显示任务,包括键盘输入数据的显示与提示信息的显示。

(3)分发数据进程将键盘输入的数据分为3类,即字母、数字与其它,并分别将字母写入文件letter、txt中,数字写入文件number、txt中,除字母与数字外其它数据丢弃。

【实验要求】1、程序能以适当的方式提示用户输入数据;2、提示用户有数据被丢弃;3、全部的显示任务必须由显示进程完成;4、整个程序能够连续处理多组输入数据,直到用户输入“quit”字符串,整个程序结束;5、进一步要求:同时采用共享存储区与消息2种方法实现进程之间的通信,并比较这2种通信方法的利弊。

【实验方法】1、利用fork()函数创建2个子进程,用一个父进程与两个子进程完成上面的三个实验任务,用子进程1实现分发数据任务,子进程2实现接受键盘输入任务,父进程实现全部的显示任务。

2、同时通过共享存储区与消息队列两种进程通讯方式实现上面三个进程之间的同步与互斥。

3、利用while()循环、kill()函数与signal()函数实现连续多组数据输入。

【程序结构】·数据结构:消息队列、字符数组;·程序结构:顺序结构、if-else分支结构与while循环结构;·主要算法:无特别算法【实验结果】1、有代表性的执行结果:[stud13@localhost stud13]$ cc ipc、c[stud13@localhost stud13]$ 、/a、outPlease input a line:∟operatingsystem01234-=,、Your message is:operatingsystem01234-=,、The characters deserted are:-=,、Please input a line:∟xushengju6651001!@#$%^&*()Your message is:xushengju6651001!@#$%^&*()The characters deserted are:!@#$%^&*()Please input a line:∟Hello123Your message is:Hello123Please input a line:∟quit[stud13@localhost stud13]$ cat letter、txtOperatingsystemxushengjuHello[stud13@localhoststud13]$ cat number、txt1123[stud13@localhost stud13]$2、结果分析及解释:在创建子进程1时,由于先返回子进程的ID 号,msgrcv(msgid,&msg,BUFSIZE,0,0)一直都就是非0值,故循环等待。

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。

进程控制与进程通信程序实验报告一、引言进程是计算机系统中最基本的概念之一，是操作系统中最小的资源管理单位。

进程控制与进程通信是操作系统中重要的内容，涉及到进程的创建、调度和终止，以及进程间的信息传递和同步管理。

本实验旨在通过编写进程控制与进程通信程序，加深对操作系统中进程管理和通信机制的理解。

二、实验目的1. 理解进程的概念和特点，掌握进程的创建、调度和终止方法。

2. 掌握进程通信的基本原理和方法，包括共享内存、管道、消息队列和信号量等。

3. 能够编写简单的进程控制和进程通信程序。

三、实验内容1. 进程控制实验：编写一个程序，实现进程的创建、调度和终止。

通过调用系统调用函数，创建多个子进程，并通过进程控制函数实现父子进程的协作与同步。

2. 进程通信实验：编写一个程序，实现进程间的信息传递和同步管理。

通过共享内存、管道、消息队列或信号量等机制，实现不同进程之间的数据交换和共享。

四、实验步骤1. 进程控制实验：（1）创建父进程和子进程：使用fork()函数创建子进程，并通过判断返回值来区分父子进程。

（2）调度子进程：使用wait()函数等待子进程的结束，以实现父子进程的同步。

（3）终止子进程：使用exit()函数终止子进程的运行。

2. 进程通信实验：（1）共享内存：使用shmget()函数创建共享内存段，使用shmat()函数映射共享内存到进程的地址空间，实现共享数据的读写。

（2）管道：使用pipe()函数创建管道，使用fork()函数创建子进程，通过读写管道实现进程间的数据传输。

（3）消息队列：使用msgget()函数创建消息队列，使用msgsnd()函数向消息队列发送消息，使用msgrcv()函数从消息队列接收消息，实现进程间的消息传递。

（4）信号量：使用semget()函数创建信号量，使用semop()函数对信号量进行P操作和V操作，实现进程间的同步和互斥。

五、实验结果通过实验，我们成功实现了进程的创建、调度和终止，以及进程间的信息传递和同步管理。

操作系统实验报告实验三、进程通信（一）——管道及共享存一、实验目的1）加深对管道通信的了解2）掌握利用管道进行通信的程序设计3）了解共享存通信的程序设计方法4）了解和熟悉Linux支持的共享存储区机制二、实验容任务一、（1）阅读以上父子进程利用管道进行通信的例子（例1），写出程序的运行结果并分析。

（2）编写程序：父进程利用管道将一字符串交给子进程处理。

子进程读字符串，将里面的字符反向后再交给父进程，父进程最后读取并打印反向的字符串。

任务二、（1）阅读例2的程序，运行一次该程序，然后用ipcs命令查看系统中共享存储区的情况，再次执行该程序，再用ipcs命令查看系统中共享存的情况，对两次的结果进行比较，并分析原因。

最后用ipcrm命令删除自己建立的共享存储区。

（有关ipcs和ipcrm介绍见后面一页）（2）每个同学登陆两个窗口，先在一个窗口中运行例3程序1（或者只登陆一个窗口，先在该窗口中以后台方式运行程序1），然后在另一个窗口中运行例3程序2，观察程序的运行结果并分析。

运行结束后可以用ctrl+c结束程序1的运行。

（3）编写程序：使用系统调用shmget()，shmat()，shmdt()，shmctl()，编制程序。

要求在父进程中生成一个30字节长的私有共享存段。

接下来，设置一个指向共享存段的字符指针，将一串大写字母写入到该指针指向的存贮区。

调用fork()生成子进程，让子进程显示共享存段中的容。

接着，将大写字母改成小写，子进程修改共享存中的容。

之后，子进程将脱接共享存段并退出。

父进程在睡眠5秒后，在此显示共享存段中的容（此时已经是小写字母）。

三、代码及运行结果分析（1）阅读以上父子进程利用管道进行通信的例子（例1），写出程序的运行结果并分析实验代码：#include<stdio.h>main(){ int x,fd[2];char buf[30],s[30];pipe(fd);while ((x=fork())==-1);if (x==0){close(fd[0]);printf("Child Process!\n");strcpy(buf,"This is an example\n");write(fd[1],buf,30);exit(0);}else{close(fd[1]);printf("Parent Process!\n");read(fd[0],s,30);printf("%s\n",s);}}运行结果：分析：调用pipe(fd);创建一个管道后，接着调用fork()函数产生两个进程，首先开始执行子进程，关闭管道出口，通过管道入口向管道中写入容。

实现进程间通信的实验原理进程间通信（Inter-Process Communication，IPC）是指在操作系统中，不同的进程之间进行数据交换和共享的一种机制。

常见的进程间通信的方法有：1. 管道（Pipe）：管道是一种半双工的通信机制，它可以实现父子进程之间的通信。

通常由操作系统创建，父进程创建一个管道后，可以通过fork系统调用创建子进程，从而共享管道。

子进程可以通过管道进行写入一端，父进程可以通过管道进行读取。

2. 命名管道（Named Pipe）：命名管道也是一种管道，但它允许不相关的进程之间进行通信。

命名管道被创建时，通过指定一个路径名，从而使不同进程能够通过路径名来访问同一管道。

3. 信号量（Semaphore）：信号量是一种计数器，用于控制多个进程对共享资源的访问。

进程可以通过特定的操作（比如P操作和V操作）来对信号量进行增加或减少操作。

同一时刻只允许一个进程对信号量进行P操作，其他进程需要等待。

4. 共享内存（Shared Memory）：共享内存是一种进程之间共享数据的方式，它在物理内存中创建一块共享区域，多个进程可以将这块内存映射到各自的虚拟地址空间中。

进程可以直接读写共享内存，而无需进行数据拷贝。

5. 消息队列（Message Queue）：消息队列是一种可以实现不同进程之间通过消息进行通信的机制。

进程可以通过特定的操作将消息发送到消息队列中，其他进程可以从消息队列中读取消息。

6. 套接字（Socket）：套接字是一种网络编程中常用的进程间通信方式。

它可以在不同主机上的进程之间进行通信。

进程可以通过套接字进行网络数据的读取和写入。

以上是常见的几种进程间通信的方法，每种方法都有自己的优势和适用场景。

根据具体的需求，可以选择适合的方式进行进程间通信。

实验报告实验题目姓名：学号：课程名称：操作系统实验所在学院：信息科学与工程学院专业班级：计算机任课教师：实验项目名称进程通信——共享存储区和信号量一、实验目的与要求：1、了解和熟悉共享存储机制2、了解和熟悉信号量机制3、熟悉信号量机制中使用的数据结构和信号量机制的操作以及控制。

4、了解共享主存段机制，学会对共享主存段的系统调用。

二、实验设备及软件：1、PC机一台2、Linux操作系统三、实验方法（原理、流程图）一、共享存储区1、共享存储区机制的概念共享存储区（Share Memory）是 UNIX 系统中通信速度最高的一种通信机制。

该机制可使若干进程共享主存中的某一个区域，且使该区域出现（映射）在多个进程的虚地址空间中。

另一方面，一个进程的虚地址空间中又可连接多个共享存储区，每个共享存储区都有自己的名字。

当进程间欲利用共享存储区进行通信时，必须先在主存中建立一共享存储区，然后将它附接到自己的虚地址空间上。

此后，进程对该区的访问操作，与对其虚地址空间的其它部分的操作完全相同。

进程之间便可通过对共享存储区中数据的读、写来进行直接通信。

图示列出二个进程通过共享一个共享存储区来进行通信的例子。

其中，进程 A 将建立的共享存储区附接到自己的 AA’区域，进程 B 将它附接到自己的 BB’区域。

应当指出，共享存储区机制只为进程提供了用于实现通信的共享存储区和对共享存储区进行操作的手段，然而并未提供对该区进行互斥访问及进程同步的措施。

因而当用户需要使用该机制时，必须自己设置同步和互斥措施才能保证实现正确的通信。

二、涉及的系统调用1、shmget( )创建、获得一个共享存储区。

系统调用格式： shmid=shmget(key,size,flag)参数定义： int shmget(key,size,flag);key_t key;int size,flag;其中，key是共享存储区的名字；size是其大小（以字节计）；flag是用户设置的标志，如IPC_CREAT。

操作系统进程间的通信实验之共享内存学号：2014112207姓名：朱秀林班级：软件工程04班指导教师：胡晓鹏实验日期：2016.05.03实验名称：进程间的通信之共享内存实验目的：1.了解什么是共享内存2.学会如何创建共享内存3.学会如何使用共享内存实验内容：文件shmread.c创建共享内存，并读取其中的信息，另一个文件shmwrite.c 向共享内存中写入数据。

为了方便操作和数据结构的统一，为这两个文件定义了相同的数据结构，定义在文件shmdata.c中。

结构shared_use_st中的written 作为一个可读或可写的标志，非0：表示可读，0表示可写，text则是内存中的文件。

程序shmread创建共享内存，然后将它连接到自己的地址空间。

在共享内存的开始处使用了一个结构struct_use_st。

该结构中有个标志written，当共享内存中有其他进程向它写入数据时，共享内存中的written被设置为0，程序等待。

当它不为0时，表示没有进程对共享内存写入数据，程序就从共享内存中读取数据并输出，然后重置设置共享内存中的written为0，即让其可被shmwrite进程写入数据。

#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <sys/shm.h>#define TEXT_SZ 2048struct shared_use_st{int written;//作为一个标志，非0：表示可读，0表示可写char text[TEXT_SZ];//记录写入和读取的文本};int main(){int running = 1;//程序是否继续运行的标志void *shm = NULL;//分配的共享内存的原始首地址struct shared_use_st *shared;//指向shmint shmid;//共享内存标识符//创建共享内存shmid = shmget((key_t)1234, sizeof(struct shared_use_st), 0666|IPC_CREAT);if(shmid == -1){fprintf(stderr, "shmget failed\n");exit(EXIT_FAILURE);}//将共享内存连接到当前进程的地址空间shm = shmat(shmid, 0, 0);if(shm == (void*)-1){fprintf(stderr, "shmat failed\n");exit(EXIT_FAILURE);}printf("\nMemory attached at %X\n", (int)shm);//设置共享内存shared = (struct shared_use_st*)shm;shared->written = 0;while(running)//读取共享内存中的数据{//没有进程向共享内存定数据有数据可读取if(shared->written != 0){printf("You wrote: %s", shared->text);sleep(rand() % 3);//读取完数据，设置written使共享内存段可写shared->written = 0;//输入了end，退出循环（程序）if(strncmp(shared->text, "end", 3) == 0)running = 0;}else//有其他进程在写数据，不能读取数据sleep(1);}//把共享内存从当前进程中分离if(shmdt(shm) == -1){fprintf(stderr, "shmdt failed\n");exit(EXIT_FAILURE);}//删除共享内存if(shmctl(shmid, IPC_RMID, 0) == -1){fprintf(stderr, "shmctl(IPC_RMID) failed\n");exit(EXIT_FAILURE);}exit(EXIT_SUCCESS);}程序shmwrite取得共享内存并连接到自己的地址空间中。

操作系统实验三进程的管道通信操作系统中的进程通信是指进程之间通过一定机制进行信息传递和交换的过程。

而管道是常用的进程间通信(IPC)机制之一，它提供了一种半双工的通信方式，用于在具有亲缘关系的进程之间进行通信。

本实验以Linux系统为例，介绍进程的管道通信。

一、进程间通信(IPC)概述进程之间的通信是操作系统的重要功能之一，它使得不同进程能够共享信息、协调工作。

Linux系统提供了多种进程间通信的方式，如管道、消息队列、信号、共享内存等。

其中，管道是最简单、最常用的一种进程间通信方式。

二、管道的概念与原理1.管道的概念管道是一种特殊的文件，用于实现具有亲缘关系的进程之间的通信。

整个管道可以看作是一个字节流，其中写入的数据可以被读取。

管道通常是半双工的，即数据只能从一个进程流向另一个进程，而不能反向流动。

2.管道的原理管道的内部实现是通过操作系统的缓冲区来完成的。

当一个进程往管道写入数据时，数据被放置在写管道的缓冲区中。

另一个进程从管道中读取数据时，数据被从读管道的缓冲区中取出。

如果写管道的缓冲区为空，写操作将会阻塞，直到有数据被写入为止。

同样，如果读管道的缓冲区为空，读操作将会阻塞，直到有数据可读为止。

三、管道的使用步骤1.打开管道在Linux系统中，使用`pipe`系统调用来创建管道。

它接受一个包含两个整数的参数数组，返回0表示成功，负数表示失败。

成功创建管道后，会得到两个文件描述符，分别代表读管道和写管道。

2.进程间通信在有亲缘关系的进程中，可以使用`fork`系统调用来创建一个子进程。

父进程和子进程都可以使用管道进行读写操作。

父进程可以关闭写管道描述符，子进程关闭读管道描述符，即父进程只负责写入数据，子进程负责读取数据。

3.写入数据父进程在写管道描述符上调用`write`函数来向管道写入数据。

该函数的返回值为成功写入的字节数，返回-1表示写入失败。

4.读取数据子进程在读管道描述符上调用`read`函数来从管道读取数据。

linux进程间通信实验心得随着对Linux系统的深入了解，我对进程间通信（IPC）的重要性有了更深刻的认识。

在这次实验中，我通过实际操作，掌握了多种Linux进程间通信的方法，并对它们的特点和应用场景有了更清晰的了解。

实验过程中，我主要接触了三种主要的进程间通信方法：管道（Pipe）、信号（Signal）和共享内存（Shared Memory）。

每种方法都有其独特的特点和使用场景。

管道是最基本的进程间通信方式，它允许父子进程之间进行通信。

通过管道，一个进程可以将数据写入到管道中，而另一个进程可以从管道中读取数据。

我在实验中创建了多个进程，并通过管道实现了它们之间的数据传递。

虽然管道简单易用，但它的通信能力有限，只能用于父子进程或兄弟进程之间的通信。

信号是一种异步的进程间通信方式，一个进程可以向另一个进程发送信号。

接收进程可以根据信号的类型采取不同的行动。

我在实验中通过信号实现了进程间的控制和同步。

虽然信号可以用于任何两个进程之间的通信，但由于它是异步的，使用起来需要小心处理信号的捕获和处理。

共享内存是一种高效的进程间通信方式，它允许多个进程访问同一块内存空间。

通过共享内存，进程可以快速地读写数据，避免了数据在进程间传递的开销。

我在实验中创建了多个进程，让它们共享一块内存区域，并通过读写共享内存实现了数据的快速传递。

共享内存的优点是通信速度快，但需要处理好同步和互斥问题，以避免数据冲突和错误。

通过这次实验，我对Linux进程间通信有了更深入的了解。

在实际应用中，需要根据具体的需求和场景选择合适的进程间通信方法。

同时，我也认识到进程间通信的复杂性和挑战性，需要仔细考虑和处理各种可能的问题。

在未来的学习和工作中，我将继续深入学习Linux系统及其相关技术，不断提高自己的技能和能力。

同时，我也将关注新技术的发展和应用，保持对行业的敏感度和竞争力。

操作系统实验三进程的管道通信Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】实验三进程的管道通信一、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）学习进程创建的过程，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）学习解决进程同步的方法；（5）掌握Linux系统进程间通过管道通信的具体实现方法。

二、实验内容及要求：（1）使用系统调用pipe()建立一条管道线，两个子进程分别向管道写一句话（写的内容自己定，但要有该进程的一些信息）；（2）父进程从管道中读出来自两个子进程的消息，显示在屏幕上；（3）要求：父进程首先接收子进程p1发来的消息，然后再接收子进程p2发来的消息；（4）两个子进程要并发执行；（5）实现管道的互斥使用。

当一个子进程正在对管道进行写操作时，另一个欲写入管道的子进程必须等待。

使用系统调用lockf(fd[1],1,0)实现对管道的加锁操作，用lockf(fd[1],0,0)解除对管道的锁定；（6）实现父子进程的同步，当父进程试图从一空管道中读取数据时，便进入等待状态，直到子进程将数据写入管道返回后，才将其唤醒。

三、实现：相关的系统调用fork() 用于创一个子进程。

格式：int fork();返回值：在子进程中返回0；在父进程中返回所创建的子进程的ID值；当返回-1时，创建失败。

wait() 常用来控制父进程与子进程的同步。

在父进程中调用wait()，则父进程被阻塞，进入等待队列，等待子进程结束。

当子进程结束时，父进程从wait()返回继续执行原来的程序。

返回值：大于0时，为子进程的ID值；等于-1时，调用失败。

exit() 是进程结束时最常调用的。

格式：void exit( int status); 其中，status为进程结束状态。

pipe() 用于创建一个管道格式：pipe(int fd);其中fd是一个由两个数组元素fd[0]和fd[1]组成的整型数组，fd[0]是管道的读端口，用于从管道读出数据,fd[1]是管道的写端口，用于向管道写入数据。

实验三进程的管道通信一、实验目的（1）了解什么是管道（2）熟悉UNIX/LINUX支持的管道通信方式二、实验学时4学时三、实验内容编写程序实现进程的管道通信。

用系统调用pipe( )建立一管道，二个子进程P1和P2分别向管道各写一句话：Child 1 is sending a message!Child 2 is sending a message!父进程从管道中读出二个来自子进程的信息并显示（要求先接收P1，后P2）。

四、实验指导一、什么是管道UNIX系统在OS的发展上，最重要的贡献之一便是该系统首创了管道（pipe）。

这也是UNIX系统的一大特色。

所谓管道，是指能够连接一个写进程和一个读进程的、并允许它们以生产者—消费者方式进行通信的一个共享文件，又称为pipe文件。

由写进程从管道的写入端（句柄1）将数据写入管道，而读进程则从管道的读出端（句柄0）读出数据。

1、有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。

2、无名管道一个临时文件。

利用pipe( )建立起来的无名文件（无路径名）。

只用该系统调用所返回的文件描述符来标识该文件，故只有调用pipe( )的进程及其子孙进程才能识别此文件描述符，才能利用该文件（管道）进行通信。

当这些进程不再使用此管道时，核心收回其索引结点。

二种管道的读写方式是相同的，本文只讲无名管道。

3、pipe文件的建立分配磁盘和内存索引结点、为读进程分配文件表项、为写进程分配文件表项、分配用户文件描述符4、读/写进程互斥内核为地址设置一个读指针和一个写指针，按先进先出顺序读、写。

为使读、写进程互斥地访问pipe文件，需使各进程互斥地访问pipe文件索引结点中的直接地址项。

一、实验目的1. 理解进程共享内存的概念和原理；2. 掌握在Linux环境下使用共享内存进行进程间通信的方法；3. 通过实验验证共享内存的通信效率和同步机制。

二、实验环境1. 操作系统：Linux2. 编程语言：C3. 开发环境：GCC编译器三、实验原理共享内存（Shared Memory）是Linux系统中实现进程间通信的一种方式。

它允许多个进程共享一块物理内存，使得这些进程可以直接访问这块内存区域，从而实现高效的数据交换。

共享内存的原理如下：1. 操作系统为共享内存分配一块物理内存区域；2. 将这块物理内存映射到各个进程的虚拟地址空间中；3. 进程通过访问虚拟地址空间中的共享内存区域，实现对共享内存的读写操作。

为了确保多个进程对共享内存的访问互不干扰，需要使用同步机制，如互斥锁（Mutex）和信号量（Semaphore）。

四、实验步骤1. 创建共享内存```c#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>int main() {key_t key = ftok("shared_memory", 65);int shmid = shmget(key, sizeof(int), 0666 | IPC_CREAT);if (shmid == -1) {perror("shmget");return 1;}return shmid;}```2. 映射共享内存```c#include <sys/mman.h>int main() {int shmid = 12345; // 假设已经获取了共享内存的IDint shared_memory = mmap(NULL, sizeof(int), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, shmid, 0);if (shared_memory == MAP_FAILED) {perror("mmap");return 1;}return 0;}```3. 写入数据```c#include <stdio.h>int main() {int shmid = 12345; // 假设已经获取了共享内存的IDint shared_memory = mmap(NULL, sizeof(int), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, shmid, 0);if (shared_memory == MAP_FAILED) {perror("mmap");return 1;}shared_memory = 100;printf("Shared memory value: %d\n", shared_memory);return 0;}```4. 读取数据```c#include <stdio.h>int main() {int shmid = 12345; // 假设已经获取了共享内存的IDint shared_memory = mmap(NULL, sizeof(int), PROT_READ, MAP_SHARED, shmid, 0);if (shared_memory == MAP_FAILED) {perror("mmap");return 1;}printf("Shared memory value: %d\n", shared_memory);return 0;}```5. 销毁共享内存```c#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>int main() {int shmid = 12345; // 假设已经获取了共享内存的IDif (shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL) == -1) {perror("shmctl");return 1;}return 0;}```五、实验结果与分析1. 实验成功创建了共享内存，并通过mmap将其映射到进程的虚拟地址空间；2. 通过读写操作，验证了共享内存的通信效率和同步机制；3. 在多个进程之间使用共享内存进行通信，实现了高效的数据交换。

进程通信实验报告进程通信实验报告概述进程通信是操作系统中非常重要的一个概念，它允许不同的进程之间进行数据的交换和共享。

在本次实验中，我们通过使用不同的进程通信机制，如管道、消息队列和共享内存，来实现进程之间的数据传输和通信。

本报告将详细介绍实验的背景、实验过程、结果分析以及对实验的总结。

实验背景进程通信是操作系统中的一个核心概念，它允许多个进程之间进行数据的交换和共享。

在现代操作系统中，进程通信是实现并发和协作的重要手段。

了解不同的进程通信机制以及它们的优缺点对于深入理解操作系统的原理和实现至关重要。

实验过程在本次实验中，我们使用了三种不同的进程通信机制：管道、消息队列和共享内存。

首先，我们创建了两个进程，一个作为发送方，一个作为接收方。

然后，我们分别使用了管道、消息队列和共享内存来实现进程之间的数据传输和通信。

管道是一种最简单的进程通信机制，它可以在父进程和子进程之间进行单向的通信。

我们通过创建一个管道，并将其连接到父进程和子进程的标准输入和标准输出，实现了父子进程之间的数据传输。

消息队列是一种更为灵活的进程通信机制，它可以实现多个进程之间的双向通信。

我们使用了系统提供的消息队列函数，创建了一个消息队列，并在发送方将消息发送到队列中，接收方则从队列中接收消息。

通过消息队列，我们实现了进程之间的异步通信。

共享内存是一种高效的进程通信机制，它允许多个进程共享同一块内存空间。

我们使用了共享内存函数，创建了一个共享内存区域，并将其映射到两个进程的虚拟地址空间中。

通过共享内存，我们实现了进程之间的数据共享和同步。

结果分析通过实验，我们发现不同的进程通信机制各有优缺点。

管道是最简单的一种机制，但只能实现单向通信，且只能用于具有亲缘关系的进程。

消息队列可以实现多个进程之间的双向通信，但消息的顺序可能会被打乱。

共享内存是最高效的一种机制，但需要额外的同步机制来保证数据的一致性。

总结进程通信是操作系统中非常重要的一个概念，它允许不同的进程之间进行数据的交换和共享。