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1、精选优质文档-倾情为你奉上操作系统课程设计报告进程通信技术集成演示系统专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导老师： 成 绩： 目录专心-专注-专业一、课题设计意义 进程通信是指进程之间的信息交换。由于进程的互斥与同步，需要在进程间交换一定的信息。Linux下的进程通信手段基本上是从Unix平台上的进程通信手段继承而来的。而对Unix发展做出重大贡献的两大主力AT&T的贝尔实验室及BSD（加州大学伯克利分校的伯克利软件发布中心）在进程间通信方面的侧重点有所不同。前者对Unix早期的进程间通信手段进行了系统的改进和扩充，形成了“system V IPC”，通信进程局限在单个计算机内；后者则跳
2、过了该限制，形成了基于套接口(socket)的进程间通信机制。Linux则把两者继承了下来，如图示：图1 linux IPC机制该系统中进程间通信的几种主要手段如下：信号（signal）：同于通知接受进程有某种事件发生，除了用于进程间通信外，进程还可以发送信号给进程本身。管道（pipe）及有名管道（named pipe）：管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具有管道所有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信。通过对该系统功能的设计开发，有助于对Linux相关通信技术内部运行机制建立直观的理解。二、课题任务开发linux C程序，该程序集成软中断通信和
3、管道通信范例，并以清晰的运行界面加以演示，具体要求：1.编写实现软中断通信的程序模块。使用系统调用fork()创建两个子进程，再用系统调用signal()让父进程捕捉键盘上发出的中端信号，当父进程接收到这两个软中断信号中的一个后，父进程用系统调用kill()向两个子进程分别发送整数值为16和17的软中断信号，子进程获得对应软中信号后，分别输出下列信号后终止：Child process 1 is killed by parent!Child process 2 is killed by parent!2.编写实现无名管道通信的程序模块。使用系统调用pipe()建立一条管道线，两个子进程分别向管道
4、各写一句话：Child process 1 is sending a message!Child process 2 is sending a message!而父进程则从管道中读出来自两个子进程的信息，分别显示在屏幕上。要求：父进程先接收了子进程P1发来的消息，然后接收子进程P2发来的消息。3.编写一个有名管道程序模块，一个客户端从键盘循环读一系列字符，将这些字符和发送者的pid发送给服务器进程，让其统计输入的是字符还是数字，分别多少个。完成后再向客户进程发回服务的结果，由客户进程输出。三、系统技术方案3.1 技术路线解析程序软中断通信及管道通信的拟实现方式：（1）软中断通信：使用系统调用f
5、ork()创建两个子进程，再在父进程中使用系统调用signal()接收键盘发出的软中断信号，在接收到信号前，父进程及两个子进程都通过while(flag!=0)阻止其继续运行。一旦接收到软中断信号，flag=0，父进程使用系统调用kill()分别向子进程发送信号。子进程接收到信号后，向屏幕输出相应的信息后结束进程。（2）无名管道通信：首先使用系统调用pipe()建立无名管道，再使用系统调用fork()创建两个子进程，首先让pid2通过while(flag!=0)停止运行，pid1在管道内写入相应信息后，发送信息给pid2，使flag=0，pid2继续运行后结束进程，父进程通过wait(0)接收
6、到pid1结束的信号，读取管道内的信息并打印出来。pid2也在管道中写入相应信息后结束进程，父进程同样通过wait(0)接收到pid2结束的信号，读取管道内的信息并打印出来.（3）有名管道通信：使用系统调用open()以可读可写方式创建文件，再使用fork()创建子进程作为客户端，父进程作为服务器端。客户端从循环读一系列字符，使用mkfifo()创建有名管道并写入字符串后睡眠3秒，服务器端接收字符串后，统计字符和数字的数量后写入有名管道。客户端睡眠结束，从管道接收信息并打印，接收进程。3.2 系统调用解析（1）创建进程fork()定义：pid_t fork（）；头文件：#include#inc
7、lude 功能：用于创建进程，子进程会复制父进程的数据与堆栈空间，并继承父进程的用户代码，组代码，环境变量、已打开的文件代码、工作目录和资源限制等。即子进程是父进程的一个完全拷贝。（2）进程自我终止exit()定义：void exit(int status);头文件：include功能：进程执行完毕执行exit系统调用进行自我消亡，并把参数status返回给父进程，此时进程进入僵死状态（TASK_ZOMBIE），需等父进程收集相关信息后，回收其残余的所有资源,并将进程所有的I/O缓冲区数据自动写回。其中status是退出时的状态，为0到255之间的整数值。（3）等待子进程结束wait（）定义：
8、pid_t wait (int * status)头文件：#include#include功能：等待子进程中断或结束。子进程的结束对于父进程是异步的，父进程可以调用wait或waitpid函数等待子进程的结束。wait()会暂时停止目前进程的执行，直到有信号到来或子进程结束。（4）发送信号给指定进程kill()定义：int kill(pid_t pid, int signo);头文件：#include功能：用于向进程发送软中断信号。其中pid是接收信号的进程的进程识别码；signo是软中断号。（5）信号处理signal( )定义：int signal(int sig, void (*func)
9、();头文件：#include 功能：用于在信号和信号处理函数之间建立对应关系。sig参数指定信号的值，func参数指向对sig信号进行处理的函数。（6）定时器函数alarm（）定义：unsigned int alarm(unsigned int seconds)头文件：#include 功能：在指定的时间到达（即seconds秒）后，将向进程本身发送SIGALRM信号。（7）建立无名管道pipe（）定义：int pipe(int filedes2)；头文件：#include功能：建立无名管道，并将文件描述符由参数filedes数组返回。filedes0为管道的读取端，filedes1则为管道
10、的写入端。（8）锁定文件lockf（）定义：int lockf(int files,int function,long size)；头文件：#include功能：锁定文件的某些段或者整个文件，其中：files是文件描述符；function=1表示锁定，function=0表示解锁；size是锁定或解锁的字节数，若为0,表示从文件的当前位置到文件尾。（9）读管道read（）定义：ssize_t read(int fd,void * buf ,size_t count);头文件：#include 功能：读管道，该函数把参数fd 所指的文件传送到buf指针所指的内存中，传送的字节数为count个。（
11、10）写管道write（）定义：ssize_t write (int fd,const void * buf,size_t count);头文件：#include功能：写管道，函数把参数buf所指的内存写入参数fd所指的文件内，传送的字节数为count个。四、系统设计4.1 程序结构图2系统模块结构图4.2 功能流程图图3软中断通信模块流程图图4无名管道通信模块流程图图5 有名管道通信模块流程图五、运行与测试：5.1 运行环境操作系统: centOS 7.0编译器: gcc 4.8.55.2部分运行截图图6 程序菜单界面图7 软中断通信模块运行界面图8 无名管道通信模块界面图9 有名管道通信模
12、块界面六、总结及改进意见：本次课程设计程序花费4天时间，因为老师给了关于linux进程控制及通信类系统调用指导文档，我便没有去寻找其他资料，根据指导文档就开始编写代码。尝试几次后发现进程通信的内部机制比自己想象的更为复杂，只靠文档编写出的程序有很多bug。于是我决定先在网上搜索linux进程控制及通信的相关内容，在了解了父进程及子进程的生命历程，并发机制，及信号发送与接收机制后，再编写程序。通过本次课设，我掌握了linux进程并发机制，进程间软中断通信技术，并使用该技术实现父子进程间的低级通信及通过管道机制，实现进程间高级通信。在第三个功能模块有名管道文件通信中，服务器接收客户端传输的字符串尾
13、部会多一个字符，循环检测后字符类型会多一个。在本程序中通过strlen(s)-1使检测正确，但实际传输过程中的字符为何会多一个仍不知道，这是程序中的不足之处，尚待以后改进。七、附录：程序代码：#include #include #include #include #include #include #include int flag;char num8;void stop();void alarming();void waiting();void intToChar(int,int);void one();void two();void three();main() int i; system
14、(clear); while(1)printf(tt-n);printf(tt 1.软中断通信模块n);printf(tt-n);printf(tt 2.无名管道通信模块n);printf(tt-n);printf(tt 3.有名管道通信模块n);printf(tt-n);printf(tt 0.退出程序n);printf(tt-n);printf(n输入相应的数字选择功能模块:);scanf(%d,&i);switch(i)case 0:exit(0);case 1: one(); sleep(5); break;case 2: two(); sleep(5); break;case 3:
15、three(); sleep(5); break;default:printf(输入错误!n); void one() pid_t pid1,pid2; pid1=fork(); if(pid10)printf(error in fork!n); else if(pid1=0)flag=1;signal(16,stop);signal(SIGINT,SIG_IGN);while(flag!=0);lockf(1,1,0);printf(Child process1 was killed by parent!n);lockf(1,0,0);exit(0); elsepid2=fork();if(
16、pid20)pid2=fork();if(pid20) wait(0); read(filedes0,buffer,50); printf(%s,buffer); wait(0); read(filedes0,buffer,50); printf(%s,buffer);else flag=1; signal(17,alarming); while(flag!=0); char s=Child process2 is sending a message!n; write(filedes1,s,50); sleep(3); exit(0); elsechar s=Child process1 is
17、 sending a message!n;write(filedes1,s,50);sleep(3);kill(pid2,17);exit(0); void three() int fd,i,m=0,n=0; char buf1000= ; fd=open(myfifo,O_RDWR); pid_t pid; pid=fork(); if(pid0)read(fd,buf,sizeof(buf);for(i=0;istrlen(buf);i+) if(bufi=0)m+; elsen+;intToChar(m,n-1);write(fd,num,strlen(num);wait(0); els
18、eprintf(Input a string,end with +n);char c;for(i=0;i1000;i+) scanf(%c,&c); if(c=+) break; bufi=c;while(mkfifo(myfifo,0766)=0);write(fd,buf,strlen(buf);sleep(3);char s10= ;read(fd,s,10);printf(数字的数量为);for(i=0;i4;i+) printf(%c,si);printf(n);printf(字符的数量为);for(i=4;i=0;i-)numi=m%10+0;m/=10; for(i=7;i=4;i-)numi=n%10+0;n/=10;