关于进程间通信的分析报告

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）学习利用消息队列和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和提示信息的显示。

（3）分发数据进程将键盘输入的数据分为3类，即字母、数字和其它，并分别将字母写入文件letter.txt 中，数字写入文件number.txt中，除字母和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和消息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，用一个父进程和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和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和互斥。

3、利用while()循环、kill()函数和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分支结构和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@localhost stud13]$ cat number.txt 012346651001123[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)一直都是非0值，故循环等待。

操作系统中的进程间通信机制分析在操作系统中，进程间通信是必不可少的一项功能。

它使得不同的进程间能够进行信息交换、资源共享等操作，从而提高计算机系统的性能和效率。

在本文中，我们将对操作系统中的进程间通信机制进行分析和探讨。

一、进程间通信的概念进程是指操作系统中正在运行的程序，每个进程都有一个独立的地址空间。

进程间通信（IPC）是指在不同进程之间进行信息传递以及资源共享的机制。

在现代的多任务操作系统中，为了满足不同进程之间的通信需求，通常都会提供一些IPC机制，如信号量、消息队列、管道、共享内存等。

二、IPC机制的分类根据不同的通信方式和实现机制，IPC机制可以分为几类：共享内存、消息队列、信号量等。

共享内存共享内存是一种在多个进程之间共享内存的机制。

在共享内存中，多个进程可以访问同一个内存区域，从而实现数据共享。

共享内存的实现机制比较简单，通常使用的是内核中的一块内存来进行共享。

消息队列消息队列是一种消息传递的机制，即进程通过向消息队列发送消息，而被另一个进程获取。

消息队列的实现非常灵活，可以基于内核、管道或共享内存等来实现。

信号量信号量是一种多进程间协调的机制，可以用来实现进程间的互斥锁、条件变量等。

每个信号量都有一个值，当进程需要对某个资源进行操作时，可以减小信号量的值，当信号量的值等于0时，进程就会进入睡眠状态，等待其他进程唤醒它。

三、IPC机制的优缺点不同的IPC机制都有各自的优缺点，下面我们就来简单分析一下各种IPC机制的优缺点。

共享内存的优点是非常快速和高效的访问，因为共享内存的数据就在进程的地址空间中，不需要复制。

然而，共享内存机制的缺点是需要注意控制并发访问，否则会出现数据冲突、死锁等问题。

消息队列的优点是稳定可靠，因为发送和接收的操作都是原子操作，并且可靠性比较高。

缺点是性能问题，需要进行序列化和反序列化，因此消息队列的速度比较慢。

信号量的优点是效率高，因为它们采用基于操作系统的原语进行实现，很少需要进行上下文切换，而且可以提供多进程之间的同步和互斥锁服务。

Linux信号量实验报告一、实验目的深入理解操作系统中进程间通讯的本质二、实验方法利用UNIX/LINUX所提供的信号量、共享存储器、PV操作、文件锁等机制实现进程间的信息共享、进程间的互斥与同步。

三、实验任务编写一个C语言程序，该程序将一个存放了一个整数的文本文件内容执行加1操作一百万次，同时启动这个程序的多个副本，观察执行结果是否正确。

利用信号量机制对文件上锁，重新运行观察结果是否正确。

四、实验要点信号量概念、PV操作五、实验内容5.1 信号量概念信号量是一种确保特定代码段（临界区）只能被一个进程或者线程调用的一种机制。

在实际应用中，信号量由一种特殊的数据结构——信号量集所管理。

在使用信号量以前，需要创建一个信号量集，使用完成以后需要销毁信号量集。

信号量集的作用相当于一个信号量的计数器。

P操作是向信号量集获取一个信号量的操作，如果此时信号量集中有信号量，则会对信号量中的计数器进行更改（大部分情况下是计数器减一）；如果此时信号量集中没有可用信号量（即计数器为0时），则执行P操作的线程或者进程则会被阻塞，直到信号量集中拥有可用的信号量（即计数器不为0）。

具体关系可用下图表示：5.2 信号量的初始化信号量的初始化需要用到两个函数（semget和semctl）和一个联合体结构（该实验中我们只需要用联合体结构中的val值，所以我只定义val变量）。

Semget系统调用的定义如下：int semget(key_t key, int nsems, int semflg)semget这个系统调用的作用是返回一个与key参数相关联的一个信号量集标识，semflg 参数会控制函数的行为；如果semflg为IPC_CREAT或者IPC_PRIVATE，则函数会创建一个拥有nsems个信号量的信号量集；如果semflg的值为IPC_CREAT | IPC_EXCL，在信号量集已经存在的情况下会发生错误。

实验中使用的获得信号量集标识的代码为：int sem_id = semget((key_t)2234, 0, 0);if (sem_id == -1){sem_id = semget((key_t)2234, 1, 0666 | IPC_CREAT);if (!init(sem_id)) return -1;}上述代码的第一行，nsems和semflg参数均为0，目的是只获得与2234这个值相关联的信号量集的标识；如果这个信号量集已经存在，则返回这个信号量集的标识；否则返回-1 下面就对获得的sem_id进行判断，如果值为-1，即信号量集还没有被创建，需要创建一个信号量集。

进程间通信实验报告班级：10网工三班学生姓名：谢昊天学号：1215134046实验目的和要求：Linux系统的进程通信机构 (IPC) 允许在任意进程间大批量地交换数据。

本实验的目的是了解和熟悉Linux支持的消息通讯机制及信息量机制。

实验内容与分析设计：（1）消息的创建，发送和接收。

①使用系统调用msgget (), msgsnd (), msgrev (), 及msgctl () 编制一长度为1k 的消息的发送和接收程序。

②观察上面的程序，说明控制消息队列系统调用msgctl () 在此起什么作用？（2）共享存储区的创建、附接和段接。

使用系统调用shmget(),shmat(),sgmdt(),shmctl(),编制一个与上述功能相同的程序。

（3）比较上述（1），（2）两种消息通信机制中数据传输的时间。

实验步骤与调试过程：1.消息的创建，发送和接收：(1)先后通过fork( )两个子进程，SERVER和CLIENT进行通信。

(2)在SERVER端建立一个Key为75的消息队列，等待其他进程发来的消息。

当遇到类型为1的消息，则作为结束信号，取消该队列，并退出SERVER 。

SERVER每接收到一个消息后显示一句“(server)received”。

(3)CLIENT端使用Key为75的消息队列，先后发送类型从10到1的消息，然后退出。

最后的一个消息，既是 SERVER端需要的结束信号。

CLIENT每发送一条消息后显示一句“(client)sent”。

(4)父进程在 SERVER和 CLIENT均退出后结束。

2.共享存储区的创建,附接和断接：(1)先后通过fork( )两个子进程，SERVER和CLIENT进行通信。

(2)SERVER端建立一个KEY为75的共享区,并将第一个字节置为-1。

作为数据空的标志.等待其他进程发来的消息.当该字节的值发生变化时,表示收到了该消息,进行处理.然后再次把它的值设为-1.如果遇到的值为0,则视为结束信号,取消该队列,并退出SERVER.SERVER 每接收到一次数据后显示”(server)received”.(3)CLIENT端建立一个为75的共享区,当共享取得第一个字节为-1时, Server端空闲,可发送请求. CLIENT 随即填入9到0.期间等待Server端再次空闲.进行完这些操作后, CLIENT退出. CLIENT每发送一次数据后显示”(client)sent”.(4)父进程在SERVER和CLIENT均退出后结束。

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。

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。

实验六：Linux进程间通信（2）（4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的数据对象的，而最主要的应用是前一节的共享内存方式的进程间通信。

要调用的第一个函数是semget，用以获得一个信号量ID。

int semget(key_t key, int nsems, int flag);key是IPC结构的关键字，flag将来决定是创建新的信号量集合，还是引用一个现有的信号量集合。

nsems是该集合中的信号量数。

如果是创建新集合（一般在服务器中），则必须指定nsems；如果是引用一个现有的信号量集合（一般在客户机中）则将nsems指定为0。

semctl函数用来对信号量进行操作。

int semctl(int semid, int semnum, int cmd, union semun arg);不同的操作是通过cmd参数来实现的，在头文件sem.h中定义了7种不同的操作，实际编程时可以参照使用。

semop函数自动执行信号量集合上的操作数组。

int semop(int semid, struct sembuf semoparray[], size_t nops);semoparray是一个指针，它指向一个信号量操作数组。

nops规定该数组中操作的数量。

ftok原型如下：key_t ftok( char * fname, int id )fname就是指定的文件名(该文件必须是存在而且可以访问的)，id是子序号，虽然为int，但是只有8个比特被使用(0-255)。

当成功执行的时候，一个key_t值将会被返回，否则 -1 被返回。

共享内存共享内存是运行在同一台机器上的进程间通信最快的方式，因为数据不需要在不同的进程间复制。

通常由一个进程创建一块共享内存区，其余进程对这块内存区进行读写。

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。