操作系统进程通信共享内存课程设计
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河南城建学院
《操作系统》课程设计说明书
设计题目： 进程通信
专 业： 计算机科学与技术
指导教师： 邵国金、郭猛、薛冰
班 级：
学 号：
姓 名：
同 组 人：
计算机科学与工程系
2013年1 月 10 日
前 言
本设计是基于课程中学到的UNIX系统调用，使用操作系统环境是Red Hat Linux 9，言语开发环境是Linux的GNU C或C++。Linux操作系统是一个向用户开放源码的免费的类UNIX操作系统。它为在校学生学习操作系统课程提供了一个看得见摸得着的范例。对于学生正确理解,掌握操作系统的基本知识具有重要意义。鉴于此,本操作系统课程涉及的实验均在Linux环境下进行。
这就要求大家：
(1)熟悉Linux的操作和开发环境;
(2)具有C语言知识(Linux操作系统大约90%的源码是用C语言编写)。
我们的设计和实验将在Windows xp环境下，基于虚拟机软件VMWare软件进行安装。
学习计算机软件技术，特别是计算机操作系统技术，除了需要刻苦努力外，还需要掌握软件和操作系统的原理与设计技巧。如何学习和掌握操作系统技术的原理与实际技巧呢除了听课和读书之外，最好的方法恐怕就是在实践中练习。例如，自己设计一个小型操作系统，多使用操作系统，多阅读和分析操作源代码等。但由于我们的条件和学时有限，在理论学习过程中没有给同学们提供更多的实验机会。
基于共享内存的进程通信，通过在两个进程间创建一块共享内存，将共享内存块分为两部分，标示位和数据域。通过实践让我们了解了什么是共享内存通信机制，实现了程序进程间的通信。积极通过合作，完成任务。
目录
一、系统开发环境................................................ - 4 -
二、设计目的.................................................... - 5 -
三、设计题目及要求.............................................. - 6 -
四、总体设计.................................................... - 7 -
1、服务器功能 ............................................... - 7 -
2、客户端功能 ............................................... - 7 -
3、文件读取功能 ............................................. - 8 -
4、界面显示函数 ............................................. - 8 -
5、组成框图： ............................................... - 9 -
6.共享内存分配 .............................................. - 9 -
7.总体流程图 ............................................... - 10 -
五、详细设计................................................... - 11 -
1.主函数 ................................................... - 11 -
2.菜单显示 ................................................. - 11 -
3.服务器端： ............................................... - 12 -
4.客户端程序： ............................................. - 14 -
5、部分函数介绍 ............................................ - 15 -
六、调试与测试................................................. - 17 -
七、执行结果及分析............................................. - 18 -
八、源程序清单................................................. - 20 -
九、心得体会................................................... - 25 -
十、参考文献................................................... - 26 -
一、系统开发环境
Windows Xp系统、虚拟机上运行的Red Hat Linux 9系统运行环境。
二、设计目的
1、进一步了解什么是进程，以及创建进程的方式。
2、实现UNIX/LINUX系统环境下的进程通信方式。
3、熟练掌握C/S中的共享内存通信机制。
4、开辟一个共享区，实现进程共享资源，互相通信。
三、设计题目及要求
利用UNIX系统提供的进程通信机制实现通信以及共享内存区的实现
(1) 共享存储区的创建，附接和断接
使用系统调用shmget()，shmat()，msgdt()，shmctl()，编制一长度为1K的消息发送和接收的程序。
1）为了便于操作和观察结果，用一个程序作为“引子”，先后fork()两个子进程，SERVER和CLIENT，进行通信。SERVER和CLIENT也可分别为2个各自独立的程序。
2）SERVER端建立一个Key为375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，表示收到了信息，并进行处理。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Key为375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端的再次空闲。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。
（2）功能扩展：在sever端创建一个服务函数，从而形成C/S通讯模式
要求SERVER每接收到一次数据后不仅仅显示“(server)received”，而是做一些其它事情，比如读取或查询某个文件等。此功能可由设计者自己定义。
四、总体设计
1.服务器功能
服务器共有四块共享内存,分别用addr1，addr2，addr3，addr4接收，其中addr1为整形指针，addr1，addr2，addr3为结构体型指针，结构体的定义如下：
Typedef strcut address
{
Int mark;
Char ch[20];
}address;
其中的mark成员用来作为标记为标示共享内存块的状态，-1表示该内存块空闲，服务端可以发送服务请求，1,2,3这分别表示服务器正在处理不同的服务请求，客户端需等待。而字符数组成员ch则用来将各个客户端的文件中的数据放入对应的共享内存块中，与服务器交换数据。
而内存块之所以既能实现客户端与服务器的通信，又能相互之间交换数据，在于shmat函数的返回值为void*，可以将其转化为任意类型的指针变量，该函数调用如下：
Addr1=（address*）shmat(shmid1,1024,0);
Addr2=（address*）shmat(shmid2,1024,0);
Addr3=（address*）shmat(shmid31024,0);
该四块共享内存分别用于实现接受各个客户端的服务请求，处理客户端1，客户端2，客户端3的服务请求。
各个共享内存模块的处理方法基本一致，即服务器处理完客户端的请求，将addr置为-1，即表示自己已空闲，可以接受服务请求；客户端发出服务请求后，等待服务器处理，一旦服务得到相应，将addr置为1或2或3。
2.客户端功能
可具体分成3个客户端，每个客户端均包含两块共享内存，第一块用于发送请求，其键值为各个客户端所知，第二块用于与服务器交互阶段的数据传递，其键值仅有本客户端与服务器知道。每块共享内存一包含两部分：1用于表示共享内存块的状态的addr1->mark，2用于保存本客户端数据信息的数据域。其所在的进程完成自己的请求后，调用exit（0）退出本进程。
其分配共享内存块的系统的调用函数为：
Shmid1=shmget（SHMKEY,1024，0777|IPC_CREAT）;
Shmid2=shmget（SHMKEY,1024，0777|IPC_CREAT）;
Shmid3=shmget（SHMKEY,1024，0777|IPC_CREAT）;;
至于内存共享的实现方式，与服务器相同。
