操作系统课程设计：Linux系统管理实践与进程通信实现

操作系统课程设计——Linux系统管理实践与进程通信实现二零一三年一月八号一、设计内容1、Linux系统的熟悉与常用操作命令的掌握。

2、Linux环境下进程通信的实现。

（实现父母子女放水果吃水果的同步互斥问题，爸爸放苹果，女儿专等吃苹果，妈妈放橘子，儿子专等吃橘子，盘子即为缓冲区，大小为5。

）二、Linux环境介绍1、Linux的由来与发展Linux是一种可以在PC机上执行的类似UNIX的操作系统，是一个完全免费的操作系统。

1991年，芬兰学生Linux Torvalds开发了这个操作系统的核心部分，因为是Linux改良的minix系统，故称之为Linux。

2、Linux的优点（1）Linux具备UNIX系统的全部优点Linux是一套PC版的UNIX系统，相对于Windows是一个十分稳定的系统，安全性好。

（2）良好的网络环境Linux与UNIX一样，是以网络环境为基础的操作系统，具备完整的网络功能，提供在Internet或Intranet的邮件，FTP，www等各种服务。

（3）免费的资源Linux免费的资源和公开的源代码方便了对操作系统的深入了解，给编程爱好者提供更大的发挥空间。

3、Linux的特点1）全面的多任务，多用户和真正的32位操作系统2）支持多种硬件，多种硬件平台3）对应用程序使用的内存进行保护4）按需取盘5）共享内存页面6）使用分页技术的虚拟内存7）优秀的磁盘缓冲调度功能8）动态链接共享库9）支持伪终端设备10）支持多个虚拟控制台11）支持多种CPU12）支持数字协处理器387的软件模拟13）支持多种文件系统14）支持POSIX的任务控制15）软件移植性好16）与其它UNIX系统的兼容性17）强大的网络功能三、常用命令介绍1、目录操作和DOS相似，Linux采用树型目录管理结构，由根目录（/）开始一层层将子目录建下去，各子目录以 / 隔开。

用户login后，工作目录的位置称为 home directory，由系统管理员设定。

《Linux操作系统设计实践》实验二:进程通信实验目的:进一步了解和熟悉 Linux 支持的多种 IPC 机制,包括信号,管道,消息队列,信号量,共享内存。

实验环境: redhat实验内容:(1)进程间命名管道通信机制的使用:使用命名管道机制编写程序实现两个进程间的发送接收信息。

(2)进程间消息队列通信机制的使用:使用消息队列机制自行编制有一定长度的消息(1k 左右)的发送和接收程序。

(3)进程间共享存储区通信机制的使用:使用共享内存机制编制一个与上述(2)功能相同的程序。

并比较分析与其运行的快慢。

实验代码验证:(1).使用命名管道机制编写程序实现两个进程间的发送接收信息。

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#define FIFO_FILE "MYFIFO"int main(int argc, char *argv[]){FILE *fp;int i;if (argc<=1){printf("usage: %s <pathname>\n",argv[0]); exit(1);}if ((fp = fopen(FIFO_FILE, "w")) == NULL) {printf("open fifo failed. \n");exit(1);}for (i = 1; i < argc; i++){if (fputs(argv[i],fp) == EOF){printf("write fifo error. \n");exit(1);}if (fputs(" ",fp) == EOF){printf("write fifo error. \n"); exit(1);}}fclose(fp);return 0;}#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <sys/stat.h>#include <unistd.h>#include <linux/stat.h>#define FIFO_FILE "MYFIFO"int main(){FILE *fp;char readbuf[80];if ((fp = fopen(FIFO_FILE, "r")) == NULL) {umask(0);mknod(FIFO_FILE, S_IFIFO | 0666, 0);}else{fclose(fp);}while (1){if ((fp = fopen(FIFO_FILE, "r")) == NULL) {printf("open fifo failed. \n");exit(1);}if (fgets(readbuf, 80, fp) != NULL){printf("Received string :%s \n", readbuf); fclose(fp);}else{if (ferror(fp)){printf("read fifo failed.\n");exit(1);}}}return 0;}实验结果:Server.c将client.c写入的字符输出。

操作系统课程实验二年级2012 级专业计算机科学与技术（应用型）指导教师黄玲学号姓名实验二、Linux进程同步与通信一、关键问题1、实验目的理解进程的高级通信；理解通过信号量实现进程的同步。

2、实验环境Ubuntu 8.0或者以上，Eclipse集成开发环境3、实验内容3.1 观察Linux进程通信下面代码实现两个进程之间通过共享内存通信。

3.2 Linux进程同步实验要求：一个生产者向一个缓冲区发消息，每当发出一个消息后，要等待三个消费者都接收这条消息后，生产者才能发送新消息。

用信号量和P、V操作，写出他们同步工作的程序。

（提示：可以把缓冲区看作是三个缓冲块组成的缓冲区，生产者等到这三个缓冲块为空时，才发送新消息到这个缓冲区。

每个消费者从一个缓冲块取走数据。

）二、设计修改思路这是一个典型的生产者消费者问题可以基于信号灯解决，由于有3个消费者，一个生产者，共用同一个缓冲区，所以我们需要设置4个信号灯来控制4个进程的互斥。

一个生产者进程不断向修改变量（写入10次），三个消费者进程从缓冲区中读取数据。

创建了empty、full1、full2、full3四个信号量，供进程间同步访问临界区，同时建立两个虚存区：a用于生产者、消费者之间的共享数据，get 记录当前生产者进程和消费者进程的读写次数。

实现的算法如下：生产者进程{p(empty);p(empty);p(empty);发送消息v(full1);v(full2);v(full3);}消费者A进程{p(full1);接受消息v(empty);}消费者B、C进程和A进程类似三、实现修改的关键代码//为信号灯赋初值arg.val = 3;if(semctl(empty , 0 , SETV AL , arg) == -1) perror("semctl setval error"); arg.val = 0;if(semctl(full1 , 0 ,SETV AL , arg) == -1) perror("semctl setval error"); arg.val = 0;if(semctl(full2 , 0 ,SETV AL , arg) == -1) perror("setctl setval error"); arg.val = 0;if(semctl(full3 , 0 ,SETV AL , arg) == -1) perror("setctl setval error");//生产者进程if(fork() == 0 ) {int i=1;while (i<11){semop(empty , &P , 1); //申请对缓冲区的互斥操作semop(empty , &P , 1); //申请对缓冲区的互斥操作semop(empty , &P , 1); //申请对缓冲区的互斥操作*a = i; //放入数据到缓冲区printf("Producer %d\n", *a);semop(full1 , &V , 1); //释放信号量semop(full2 , &V , 1);semop(full3 , &V , 1);i++;}sleep(10);printf("Producer is over");exit(0);}else {//ConsumerA 进程if(fork()==0) {while(1){if(*get==30) break;semop(full1 , &P , 1); //申请数据printf("The ComsumerA Get Number %d\n", *a );(*get)++;semop(empty , &V , 1); //释放信号量sleep(1);}printf("ConsumerA is over");exit(0);}四、程序运行结果截图五、实验总结及进一步改善建议1、通过今天的实验操作，自己初步熟悉理解进程的高级通信；理解通过信号量实现进程的同步。

计算机工程学院实验报告课程名称：操作系统实验班级实验成绩：指导教师：姓名：实验项目名称：进程与进程通信学号：上机实践日期：2009-11-13实验项目编号：实验二组号：上机实践时间：2学时一、目的1、深刻理解进程和线程的概念；2、掌握线程和进程的差别以及与之相适应的通信方式；3、掌握在Linux环境下创建进程： fork()的应用；4、了解用fork()创建进程、以及整个程序的运行过程；5、掌握多进程的程序设计与进程之间通信的方法；6、掌握共享内存、信号灯集实现进程通信的方法；7、理解、掌握Linux下文件系统，以及其安装与卸载过程。

二、实验内容1、在Linux环境下，用fork()创建多个进程，分别运行不同的函数；2、一部分进程代表读者，一部分进程代表写者；用共享内存、信号灯集机制实现各个读者、写者进程之间的通信；3、掌握shmget()、shmat()、shmctl()以及semget()、semctl()、semop()等函数在进程通信中的使用方法；4、用信号灯加PV操作实现进程间的互斥与同步。

三、实验环境1、操作系统：Red Hat Linux四、实验原理1、枚举数据类型，在信号灯集初始化时使用。

该结构在sys/sem.h中没有定义，必须程序设计者自行定义。

其中：semid—已经创建的信号灯集ID，sn—操作的元素的IDunion semun{int val;struct semid_ds *buf;ushort *array;};2、对信号灯集中的某个元素进行P操作。

首先要定义一个sembuf 类型的变量（该类型已经在sys/sem.h中预定义，可以直接引用），然后对该变量的各个元素进行赋值，注意进行P操作，主要是sem_op元素赋值为 -1。

其中：semid—已经创建的信号灯集ID，sn—操作的元素的IDvoid down(int semid,int sn){/* define P operating*/struct sembuf op;op.sem_num=sn;op.sem_op=-1;op.sem_flg=0;semop(semid,&op,1);}3、对信号灯集中的某个元素进行V操作。

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。

实验二 Linux进程通信一、实验目的1）了解有关Linux系统调用；2）学习有关Linux的进程创建，理解进程创建后两个并发进程的执行。

二、实验内容在Linux环境下，用C/C++语言编程，使用系统调用fork创建进程多个子进程。

(1) 调试并完成下列程序，完成实验要求：#include "stdio.h"#include "sys/types.h"#include "unistd.h"int main(){pid_t pid1;pid_t pid2;pid1 = fork();pid2 = fork();printf("pid1:%d, pid2:%d\n", pid1, pid2);}要求：A.请说出执行这个程序后，将一共运行几个进程。

B.观察运行结果，并给出分析与解释。

答：A.执行这个程序后，将一共运行4个进程。

A.运行结果如下：分析与解释：fork()函数能够建立子进程，且使得子进程得到父进程地址空的一个复制；而且，当创建成功时，如果是父进程则返回0，子进程则返回子进程的I D，但是，fork()创建的进程并不是从该程序开头开始执行，它只是和父进程一样继续执行后续代码，因此在之后的语句中，父子进程同时创建一个进程，就形成了四个进程，如图上所示。

所以，，在上面的截图中，第一次fork()函数时成功产生了父子进程pid分别为2775和0，第二次使用fork()函数时父子进程又各产生了一对父子进程父进程产生的父子进程的pid分别为2776和0，子进程产生的父子进程的pid分别为0和2777。

因为进程是并发的，他的调度我们无法干预，所以出现的结果并非都是一成不变的，执行多次后，输出的顺序有可能不一样。

(2)参考下面的相关程序实例，编写一个管道实验程序，实现两个进程之间的数据通信。

要求：父进程顺序写入若干个字符串，子进程顺序读出内容，并写入文件piple.txt，并显示出来。

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。

进程间通信Linux 课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握进程间通信在Linux环境下的基本原理和实现方法。

具体目标如下：1.知识目标：–了解Linux操作系统的基本概念和架构；–理解进程间通信的概念、作用和分类；–掌握Linux下进程间通信的主要方法，如管道、消息队列、共享内存和信号等；–掌握同步机制，如互斥锁、条件变量和信号量等。

2.技能目标：–能够在Linux环境下编写简单的进程间通信程序；–能够分析并解决进程间通信过程中遇到的问题；–能够运用进程间通信的原理和技巧解决实际编程中的问题。

3.情感态度价值观目标：–培养学生的团队协作意识和沟通能力；–培养学生的创新精神和自主学习能力；–培养学生对操作系统和进程间通信领域的兴趣和热情。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.Linux操作系统基本概念和架构；2.进程间通信的概念、作用和分类；3.Linux下进程间通信的主要方法：–消息队列；–共享内存；4.同步机制：–条件变量；5.进程间通信实例分析。

三、教学方法为了达到本课程的教学目标，将采用以下教学方法：1.讲授法：用于讲解基本概念、原理和方法；2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解进程间通信的原理和应用；3.实验法：让学生动手实践，培养实际编程能力；4.讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，培养团队协作和沟通能力。

四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，将准备以下教学资源：1.教材：《Linux进程间通信》；2.参考书：相关领域的经典著作和学术论文；3.多媒体资料：教学PPT、视频讲座等；4.实验设备：计算机、网络设备等。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等方式评估学生的积极性、主动性和团队协作能力；2.作业：布置相关的编程练习和研究报告，评估学生的理解和应用能力；3.考试：包括期中和期末考试，以闭卷形式进行，评估学生对进程间通信知识的掌握程度和实际应用能力；4.实验报告：评估学生在实验过程中的动手能力和问题解决能力。

linux进程间通信课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解Linux操作系统中进程间通信的基本概念与原理；2. 掌握进程间通信的几种主要机制，如管道、消息队列、共享内存和信号量；3. 学会使用相关API进行进程间数据传输和控制流程；4. 了解进程间同步和互斥的概念，并掌握相关实现方法。

技能目标：1. 能够编写简单的Linux进程间通信程序；2. 能够分析进程间通信程序的执行流程，并解决通信过程中可能出现的常见问题；3. 能够运用所学知识解决实际场景中的进程间通信问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对操作系统和底层编程的兴趣，激发学生探究新技术的好奇心；2. 培养学生的团队协作精神，提高学生在团队项目中的沟通与协作能力；3. 培养学生严谨、认真的学习态度，使学生认识到编程过程中细节的重要性。

本课程针对高年级计算机专业学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将课程目标分解为具体的学习成果。

通过本课程的学习，学生将掌握Linux进程间通信的基本知识和技能，培养实际编程能力和团队协作精神，为后续学习操作系统及相关领域知识打下坚实基础。

二、教学内容1. 进程间通信概述- 了解进程与线程的概念及区别；- 掌握Linux操作系统中进程间通信的基本需求及分类。

2. 管道通信- 学习管道的基本原理和使用方法；- 掌握无名管道和命名管道（FIFO）的创建、读写操作及注意事项。

3. 消息队列- 了解消息队列的基本概念和原理；- 掌握消息队列的创建、发送、接收和删除操作。

4. 共享内存- 学习共享内存的基本原理和用途；- 掌握共享内存的创建、映射和解除映射操作，以及同步机制。

5. 信号量- 了解信号量的基本概念和用途；- 掌握信号量的创建、P操作和V操作，以及应用场景。

6. 信号- 学习信号的基本概念、分类和作用；- 掌握信号的发送、捕捉和处理方法。

教学内容根据课程目标进行选择和组织，保证科学性和系统性。

本教学内容涵盖教材中关于Linux进程间通信的相关章节，按照教学进度安排，逐一向学生传授各通信机制的基本原理和实际应用。

实验6 Linux进程通信-消息传递一、实验目的：1）掌握操作系统的进程通信原理。

2）熟悉linux的进程通信方式。

3）设计程序，实现消息传递通信。

二、实验原理：1、函数ftok头文件：#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>原型：key_t ftok(char *fname,int id)说明：系统建立IPC（进程间通信）时必须指定一个ID值，通常情况下该ID值通过ftok 函数得到。

ftok函数把一个已存在的路径名和一个整数标识符转换成一个key_t值，fname 是一个存在的可访问的路径或文件，id必须不能为0。

2、函数msgget头文件：#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>原型：int msgget(key_t key,int msgflg);说明：获取与某个键关联的消息队列标识，用来创建新的消息队列或获取已有的消息队列。

第一个参数是关键字值（通常是由ftok()返回的）。

然后此关键字值将会和其他已经存在于系统内核中的关键字值比较。

第二个参数为IPC_CREAT时，如果内核中没有此队列，则创建它，并且返回一个新创建的消息队列的标识符。

失败返回-1。

3、函数fgets头文件：#inclue <stdio.h>原型：char *fgets(char *s,int size,FILE *stream);说明：用来从参数stream所指的文件内读入字符并存到参数s所指的内存空间，直到出现换行字符，读到文件尾或是已读了size-1个字符为止，最后加上\0作为字符串结束。

第三个参数可以是文件流，也可以是输入流stdin。

4、比较字符串函数strncmp头文件：#include <string.h>原型：int strncmp(const char *s1,const char *s2,int n);说明：若参数s1和s2字符串相同则返回0，s1若大于s2则返回大于0的值，s1若小于s2则返回小于0的值。

操作系统课程设计题目：Linux系统管理实践与线程通信实现完成日期：2012年1月1日1一、题目：Linux系统管理实践与线程通信实现二、内容：1.Linux系统的熟悉与常用操作命令的掌握。

2.Linux环境下线程通信的实现。

（实现父亲、母亲、儿子、女儿之间呢同步互斥问题，一共有1个盘子，父亲、母亲互斥的向盘子里放水果，女儿、儿子互斥的取水果）三、 Linux环境介绍Linux是一种自由和开放源码的类Unix操作系统。

目前存在着许多不同的Linux，但它们都使用了Linux内核。

Linux的基本思想有两点：第一，一切都是文件；第二，每个软件都有确定的用途。

其中第一条详细来讲就是系统中的所有都归结为一个文件，包括命令、硬件和软件设备、操作系统、进程等等对于操作系统内核而言，都被视为拥有各自特性或类型的文件。

至于说Linux是基于Unix的，很大程度上也是因为这两者的基本思想十分相近。

Linux的应用前景比较广阔，尤其值得一提的当属谷歌研发的基于Linux 的移动操作系统——Android。

Android把Linux交到了全球无数移动设备消费者的手里，大概是Linux迄今为止在主流界取得的最大成功。

由于Linux的内核几乎完全由C语言编制，且非常稳定，大部分运行在unix系统下的工具已经被移值到linux系统上，最重要的是它的开放代码性，这对学习及开发都是较有利的.四、常用命令介绍1.pwd ：用于显示用户当前所在的目录。

2.cd ：命令不仅显示当前状态，还改变当前状态cd 某个文件路径可进入上一层目录cd ..可进入上一层目录cd -可进入上一个进入的目录cd ~可进入用户的home目录3.cp：该命令的功能是将给出的文件或目录拷贝到另一文件或目录中。

4../可执行文件：用来执行某个可执行文件5.ls：查看年当前文件夹所包含的文件，而且可以查看文件权限(包括目录、文件夹、文件权限)，查看目录信息等等6.mkdir：创建一个新的文件夹7.rm：移除文件8.ipcXX：对进程通信有关操作的控制，应用的操作主要有：ipcs，ipcrm等：用来对C语言的程序进行编译10.dgb：在linux环境下对程序进行调试，主要功能包括：启动程序，设置断点，单步执行等，功能相当强大。

进程间通信Linux 课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解Linux操作系统中进程间通信的基本概念，掌握不同通信机制的工作原理及适用场景。

2. 掌握使用信号、管道、消息队列、共享内存和信号量等Linux进程间通信机制。

3. 学会分析进程间通信的需求，并能够设计合理的通信方案。

技能目标：1. 能够编写基于Linux进程间通信机制的程序，实现多个进程的数据交换和控制同步。

2. 能够运用所学知识解决实际编程问题，提高程序的并发性和效率。

3. 能够使用调试工具对进程间通信程序进行调试，找出并修复潜在问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对操作系统和进程间通信的兴趣，激发学习热情。

2. 培养学生的团队合作意识，提高沟通能力，使其在项目协作中发挥积极作用。

3. 引导学生认识到掌握进程间通信技术在软件开发中的重要性，提高职业素养。

课程性质：本课程为高年级计算机专业选修课，侧重于Linux进程间通信技术的实际应用。

学生特点：学生已具备一定的操作系统基础，熟悉C语言编程，具有一定的编程实践能力。

教学要求：结合理论教学与实践操作，注重培养学生的动手能力和问题解决能力，使学生在实际项目中能够灵活运用所学知识。

在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。

二、教学内容1. 进程间通信基本概念- 进程与线程的区别与联系- 进程间通信的需求与意义2. Linux进程间通信机制- 信号：信号的概念、分类、发送与接收- 管道：无名管道与命名管道的创建、读写操作- 消息队列：消息队列的创建、发送与接收- 共享内存：共享内存的创建、映射与解除映射- 信号量：信号量的创建、P操作与V操作3. 进程间通信编程实践- 使用信号实现进程同步- 使用管道实现兄弟进程间通信- 使用消息队列、共享内存和信号量实现进程间数据交换4. 进程间通信调试与优化- 常见通信问题的调试方法- 提高进程间通信效率的技巧5. 教学案例分析- 分析实际项目中进程间通信的应用案例- 结合教材内容，进行案例讲解与讨论教学大纲安排：第1周：进程间通信基本概念及信号机制第2周：管道与消息队列机制第3周：共享内存与信号量机制第4周：进程间通信编程实践第5周：调试与优化方法及案例分析教学内容与教材关联性：教学内容紧密围绕教材中关于Linux进程间通信的相关章节，结合实际编程需求，确保学生学以致用。

中北大学操作系统课程设计说明书学院、系：专业：学生姓名：学号：设计题目：基于Linux的进程同步与通信的模拟实现起迄日期:指导教师:2013 年 1月 16 日1需求分析该软件需要利用银行家算法判断系统是否处于安全状态，同时根据银行家算法得出的安全序列进行临界资源的分配。

软件设计的目的是要对输入的进程进行安全性判断模拟分配资源。

首先先创建进程：手动创建几个进程，都在界面上完成；其中包括每个进程已分配的资源、最大需求资源、系统剩余资源以及每个进程的执行时间。

实例中创建5个进程。

其次采用银行家算法，判断是否可以进行资源的分配。

最后，按照银行家算法得出的安全序列，对临界资源进行分配。

2总体设计软件由两个模块组成，分别是银行家算法判断安全序列模块以及临界资源分配模块。

2.1银行家算法模块本模块中有如下功能：初始化allocation矩阵，初始化max矩阵，初始化available矩阵，初始化need矩阵，初始化finished矩阵，初始化进程执行时间，用银行家算法判断是否安全，计算系统总资源数目，输出系统总资源数目。

其中设置了多个线性单链表结构存储矩阵中的数据，包括已分配allocation矩阵、最大需求量max矩阵、可用资源数available矩阵、需要资源数need矩阵、安全路径path矩阵、进程安全标示finish矩阵、进程运行时间ti矩阵。

银行家算法:设进程i提出请求Request[n]，则银行家算法按如下规则进行判断。

(1)如果Request[n]>Need[i，n]，则报错返回。

(2)如果Request[n]>Available，则进程i进入等待资源状态，返回。

(3)假设进程i的申请已获批准，于是修改系统状态：Available=Available-RequestAllocation=Allocation+RequestNeed=Need-Request(4)系统执行安全性检查，如安全，则分配成立；否则试探险性分配作废，系统恢复原状，进程等待。

2011-2012学年第一学期计算机操作系统实验报告专业：班级：学号：姓名：提交日期：2011年11月1实验二Linux进程创建与进程通信【实验目的】1. 熟悉有关Linux系统调用；2. 学习有关Linux的进程创建，理解进程创建后两个并发进程的执行；3. 通过系统调用wait()和exit()，实现父子进程同步；4. 掌握管道、消息缓冲等进程通信方法并了解其特点和使用限制。

【实验内容】1. 父进程创建子进程实现父进程创建一个子进程，返回后父子进程分别循环输出字符串“The parent process.”及“The child process.”5次，每次输出后使用sleep(1)延时一秒，然后再进入下一次循环。

给出源程序代码和运行结果。

程序代码：main(){int p1,i;while ((p1=fork())==-1);if (p1>0)for (i=0;i<5;i++){printf("I am parent.\n");sleep(1);}elsefor (i=0;i<5;i++){printf("I am child.\n");sleep(1);}}运行结果：The parent process.The child process.The parent process.The child process.The parent process.The child process.The parent process.The child process.The parent process.The child process.2. 父子进程同步修改上题程序，使用exit()和wait()实现父子进程同步，其同步方式为父进程等待子进程的同步，即：子进程循环输出5次，然后父进程再循环输出5次。

给出源程序代码和运行结果。

程序代码：main(){int p1,i;while ((p1=fork())==-1);if (p1>0){wait(0);for (i=0;i<5;i++){printf("I am parent.\n");sleep(1);}}else{for (i=0;i<5;i++){printf("I am child.\n");sleep(1);}exit(0);}}运行结果：I am parent.I am parent.I am parent.I am parent.I am parent.I am child.I am child.I am child.I am child.I am child.3. Linux管道通信编写一个程序，实现以下功能。

《操作系统原理与Linux》课程设计报告专业计算机科学与技术班级学号姓名指导教师完成时间2012年9月14日成绩操作系统课程设计一、设计题目进程间通信模拟二、设计目的通过该题目的设计过程，了解了进程通讯的两种方式，管道通信以及消息通信。

熟悉操作系统支持的进程通信方式三、设计要求(1)要求实现管道通信与消息通信两种方式.(2)要求界面简单,易懂,关键代码部分要注释.(3)编程语言可以采用自己任意精通的语言四、设计思想说明创建一个内存共享区，实现消息管道的进程间通讯。

五、系统结构的说明本程序是采用MFC框架所编写的win32应用程序采用C++语言。

六、数据结构的说明管道通信定义了一个结构体，存放管道基础信息：struct PipeStruct//定义管道基础信息{int UseProCount;//当前管道使用进程数，2表示已经在使用int BuffCount;//缓冲区有效数据长度BOOL isRecvOK;//接收完成标志实现管道同步DWORD DataSender;//缓冲区数据的发送者，用来判断是不是接收到数据};消息通信：同样定义一个结构体，用来存放信息缓冲区的信息struct MsgBaseInfo//定义消息缓冲区基础信息{bool isHaveMsg;//缓冲区是否有消息标志bool isBusy;//缓冲区是否正在使用实现消息同步};struct MyMsgInfo{SYSTEMTIME msgTime;//消息产生时间char data[256];//消息数据};七、程序清单：#include "stdafx.h"////////////////////////////////////////////////////////////////进程通信消息机制模拟实现实验版///Author: 广东石油化工学院: 郑捷朱晓标王克俭刘斌///Date: 2012-9-12///本文件功能: 实现基于共享内存消息机制通信模拟实验/////////////////////////////////////////////////////////////#include "stdafx.h"struct MsgBaseInfo//定义消息缓冲区基础信息{bool isHaveMsg;//缓冲区是否有消息标志bool isBusy;//缓冲区是否正在使用实现消息同步};struct MyMsgInfo{SYSTEMTIME msgTime;//消息产生时间char data[256];//消息数据};HANDLE hNowMsg;//共享内存句柄CList<MyMsgInfo> MsgList;//消息队列全局变量LPVOID pMsgBuff;//消息缓冲区extern int GetMsgToList();int InitMyMsg(char *MsgName){MsgList.RemoveAll();//初始化消息队列SetLastError(0);//创建共享内存实现消息机制0-0x1000存放消息缓冲区基础信息0x1000-0x2000为消息缓冲区hNowMsg =CreateFileMappingA(INV ALID_HANDLE_V ALUE,0,P AGE_READWRITE,0,0x2000,MsgName);if (hNowMsg == NULL){return 2;//表示初始化失败}else if(GetLastError()==ERROR_ALREADY_EXISTS){return 3;//消息标示重复，已经被使用}pMsgBuff = MapViewOfFile(hNowMsg,FILE_MAP_ALL_ACCESS,0,0,0x2000); //将一个文件映射对象映射到当前应用程序的地址空间。