哈尔滨理工大学过程性考核专用纸 第 1 页共 4 页 课程名称： 操作系统 考核日期： 2018年6月21日 题目：消息缓冲通信机制 一、要求简述 （1）发送进程A创建消息； （2）执行send（B，a）后，查看进程B的进程控制块（PCB）表中mq，mutex，sm的情况，查看消息缓冲区中内容。
二、主要代码
源程序： #include #include #include using namespace std; typedef struct message //消息缓冲区声明 { string sender; //消息发送者 int size; //消息长度 string text; //消息正文 message *next; //指向下一个消息缓冲区 message() { sender = ""; size = -1; text = ""; next = NULL; } }message; message *msg = new(message); //消息缓冲区 message *back = msg; typedef struct //信号量 { int value; //PCB *list; }semaphore; typedef struct PCB //进程控制块 { string name; //进程名 semaphore mutex; //互斥信号量 semaphore sm; //资源信号量 message *mq; //消息队列首指针 PCB(string n = "") { name = n;
mutex.value = 1; sm.value = 1; mq = NULL; } }PCB; void P(semaphore& s) { s.value--; if(s.value < 0) { cout << "进程阻塞" << endl;} } void V(semaphore& s) {s.value++; if(s.value <= 0) {cout << "唤醒进程" << endl;} } void showProcess(PCB& B) //查看消息队列 {cout << "进程" << B.name << "信息" << endl; if(B.mq == NULL) { cout << "消息队列为空" << endl; } else { message *q = B.mq; while(q != NULL) { cout << "消息发送者:" << q->sender << " 消息长度:" << q->size << " 消息正文:" << q->text << endl;
q = q->next; } }
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学号：1614010102
姓名：曹妍 哈尔滨理工大学过程性考核专用纸
第 2 页共 4 页 cout << "互斥信号量 mutex:" << B.mutex.value << endl; cout << "资源信号量 sm:" << B.sm.value << endl; cout << endl; return; } void showBuffer() //查看缓冲区 { if(msg->next == NULL) { cout << "\n当前缓冲区为空\n" << endl; } else { cout << "\n当前消息缓冲区内容:" << endl; message *q = msg->next; int count = 0; while(q != NULL) { cout << ++count << ".消息发送者:" << q->sender << " 消息长度:" << q->size << " 消息正文:" << q->text << endl; cout << endl; q = q->next; } } } void send(PCB &A,message *a) //消息发送原语 { message *q = new(message); q->size = a->size; q->sender = a->sender; q->text = a->text; back->next = q; back = q; q->next = NULL; showBuffer(); cout << "进程" << A.name << "互斥信号量执行P操作" << endl; P(A.mutex); if(A.mq == NULL) { cout << "消息缓冲区插入进程" << A.name << "消息队列" << endl; A.mq = q; } else { cout << "消息缓冲区插入进程" << A.name << "消息队列" << endl; message *p = A.mq; while(p->next != NULL) p = p->next; p->next = msg->next; } msg->next = NULL; cout << "缓冲区清空..." << endl;
cout << "进程" << A.name << "互斥信号量执行V操作" << endl; V(A.mutex); cout << "进程" << A.name << "资源信号量执行V操作" << endl; V(A.sm); cout << "send()发送原语结束" << endl; cout << endl; } void receive(PCB &B,message *b) //消息接收原语 { cout << "进程" << B.name << "互斥信号量执行P操作" << endl; P(B.mutex); cout << "进程" << B.name << "资源信号量执行P操作" << endl; P(B.sm);
message *p = new(message); if(B.mq == NULL) { cout << "进程" << B.name << "消息队列为空" << endl; return; } else { cout << "消息移出队列并删除" << endl; p->sender = B.mq->sender; //将消息移出消息队列 p->size = B.mq->size; p->text = B.mq->text;
message *q = B.mq->next; //删除消息队列中接收的信息 delete(B.mq); B.mq = q; 哈尔滨理工大学过程性考核专用纸 第 3 页共 4 页 } cout << "进程" << B.name << "互斥信号量执行V操作" << endl; V(B.mutex);
cout << "进程" << B.name << "消息送入接收区b" << endl; b->sender = p->sender; b->sender = p->size; b->sender = p->text; }
void createMessage(const PCB &A,message *m) //创建消息 { m->next = NULL; m->sender = A.name; cout << "进程" << A.name << "创建消息" << endl; cout << "输入消息长度与正文:"; cin >> m->size >> m->text; //进入消息缓冲区 cout << "消息进入缓冲区..." << endl; } int main() { PCB A("A"); //进程A PCB B("B"); //进程B message *a = new(message); //消息发送区 createMessage(A,a); send(B,a); showProcess(B); showBuffer(); message *b = new(message); //消息接收区 receive(B,b);
return 0; }
三、测试结果
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第 4 页共 4 页 四、分析与总结
首先初始化，创建进程A、B；然后进程A创建消息message *a = new(message); createMessage(A,a);再发送消息到进程B并查看PCB和消息缓冲区send(B,a);showProcess(B);showBuffer();最后进程B接收消息message *b = new(message); receive(B,b); 要实现进程间的消息传递，必须要通过操作系统才能进行。消息缓冲通讯机制的原理是：可以设定在通讯源和目的之间存在一条虚拟的通讯链，该链以源进程消息缓冲区开始，以目的进程消息缓冲区结束，链中可以包含许多系统的缓冲区。系统设立消息缓冲区可以带来许多好处：①无需在接收方准备好接收缓冲区之前，发送方就可以发送，这时消息可以存放于系统的消息缓冲区中。②一旦消息从发送方消息缓冲区拷入系统缓冲区，发送方缓冲区又可被用来存放另一个要发送消息，而无需等待上一个消息被接收者完全接收。这样可以实现消息传递的流水线操作。 操作系统管理一个用于进程通信的缓冲池，其中的每一个缓冲区buffer可存放一条消息。欲发送消息时，发送者从中申请一个可用缓冲区，将信件存入缓冲区，然后把该缓冲区连接到接收进程的进程控制块上。一个接收进程接收的信件可以很多，所以发送信件时应该说明接收进程标识、信件长度和正文，一个进程的接收的信件用连接指针连接起来构成信件链。信件链由若干发送进程和接收进程共享，所以每个信件链应有一个信号量mutex，用以实现互斥。每个进程均设置一个消息队列，任何发送给该进程的信息均暂存在其消息队列中（按FIFO原则进出）。在进程PCB中设置一个队列头指针Hptr，为了保证对进程消息队列互斥操作，同时在进程PCB中设置一个互斥信号量Mutex（初值为1）与一个用于同步通信的信号量Sm(初值为0),Sm也用于记录消息队列中现存消息的数目。 虽然之前不了解什么是消息缓冲通讯机制，但是在项目完成的过程中，仔细学习了别人的代码中函数的实现，消息缓冲机制的原理，其中与遇到了很多问题，在解决问题的过程中了解了当一个进程执行一个Send发送一个消息后，可以有2种处理方法：一种是立即阻塞，等待回信后才继续执行；另一种是可以继续执行其他工作，等适当时候去接收回信。对于后者，要增加二个通讯原语：回答原语Answer和等待原语Wait。 本次实验的完成提醒了我在操作系统学习的过程中，不仅要对理论只是进行学习，还要通过项目来巩固加强。
