110360余明华.docx
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110360余明华
实验八Linux进程间通信
1.实验目的
（1）学习和掌握Linux信号概念，并能使用系统调用完成电子表计时程序。
（2）学习和掌握Linux进程间通信的IPC方法。
（3）学习和掌握利用信号量实现进程间的同步通信。
2.实验内容
●Linux信号
输入程序8-1，8-2编译并运行写出执行结果。
8-1结果
8-2结果
对比执行结果，你得到的启示是：
区别在于，8_2中ouch函数中又进行安装信号函数。
即当ouch函数捕获外部中断的SGIINT信号后，改变安装信号函数（接受中断信号，进程结束）
●利用Linux信号SIGALAM，设计并实现电子表程序。
#include
#include
intsecond=0,minutes=0,hour=0;
voidtime（）{
alarm
（1）;
second++;
if（second>=60）{
second=0;
minutes++;
}
if（minutes>=60）{
hour++;
minutes=0;
}
printf（"time:
%d:
%d:
%d\r",hour,minutes,second）;
fflush（stdout）;
}
intmain（）{
signal（SIGALRM,time）;//产生SIGALRM信号便调用time函数
raise（SIGALRM）;
while
（1）{
}
return0;
}
●IPC方法—管道
双向管道实现聊天室功能，原理图如下！
！
！
！
●IPC方法—命名管道（FIFO）
输入程序8-4，8-5编译并运行写出执行结果。
●IPC方法—信号量
输入程序8-6semun.h和8-7sem1.c，编译执行并写出结果。
●IPC方法—内存映射
输入程序8-8和8-9，编译执行并写出结果。
_fd=open（filenm,O_RDWR|O_CREAT）;
mmap_addr=（char*）mmap（0,4096,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0）;
_________________________________________________________________________________mmap函数中，0表示有系统分配映射内存的地址；__4096，表示映射内存大小为4096B，
●PROT_READ|PROT_WRITE表示允许程序对内存读写操作，MAP＿SHARED表示对内存的操作对其他程序来说是可见的。
●IPC方法—共享内存
输入程序8-10和8-11，编译执行并写出结果。
简述程序8-10和8-11，是否实现了共享内存互斥访问，如何实现？
●IPC方法—消息队列
输入程序8-12和8-13，编
译执行并写出结果。
3.主要仪器设备及软件
（1）硬件：
计算机、网络
（2）软件：
VMWareworkstation、RedHat9.0
4.附录：
程序清单
（1）8-1
#include
#include
#include
voidouch（intsig）
{
printf（"OUCH!
-Igotsignal%d\n",sig）;
}
intmain（）
{
structsigactionact;
act.sa_handler=ouch;
sigemptyset（&act.sa_mask）;
act.sa_flags=0;
sigaction（SIGINT,&act,0）;
while
（1）{
printf（"HelloWorld!
\n"）;
sleep
（1）;
}
}
（2）8-2
#include
#include
#include
voidouch（intsig）
{
printf（"OUCH!
-Igotsignal%d\n",sig）;
（void）signal（SIGINT,SIG_DFL）;
}
intmain（）
{
（void）signal（SIGINT,ouch）;
while
（1）{
printf（"HelloWorld!
\n"）;
sleep
（1）;
}
}
（3）8-3—lucyToPeter.c
#include
#include
#include
intmain（void）
{
intpipe1_fd[2],pipe2_fd[2];
charparent_buf[256],child_buf[256];
intlen;
intchild_status;
if（pipe（pipe1_fd）<0）
{
printf（"pipe1createerror\n"）;
return-1;
}
if（pipe（pipe2_fd）<0）
{
printf（"pipe2createerror\n"）;
return-1;
}
if（fork（）==0）//child
{
printf（"\n"）;
//pipe1_fd[0]isusedtoread,pipe2_fd[1]isusedtowrite
close（pipe1_fd[1]）;
close（pipe2_fd[0]）;
while
（1）
{
len=read（pipe1_fd[0],child_buf,255）;
child_buf[len]='\0';
printf（"peter_Lucy:
%s\n",child_buf）;
printf（"Peter:
"）;
fgets（child_buf,256,stdin）;
child_buf[strlen（child_buf）-1]='\0';
if（strncmp（child_buf,"quit",4）==0）{
close（pipe1_fd[0]）;
close（pipe2_fd[1]）;
exit（0）;
}
write（pipe2_fd[1],child_buf,strlen（child_buf））;
sleep
（1）;
}
close（pipe1_fd[0]）;
close（pipe2_fd[1]）;
exit（）;
}
else{//parent
//pipe1_fd[1]isusedtowrite,pipe2_fd[0]isusedtoread
close（pipe1_fd[0]）;
close（pipe2_fd[1]）;
while
（1）{
printf（"Lucy:
"）;
fgets（parent_buf,256,stdin）;
if（strncmp（parent_buf,"quit",4）==0）{
close（pipe1_fd[1]）;
close（pipe2_fd[0]）;
exit（0）;
}
write（pipe1_fd[1],parent_buf,strlen（parent_buf））;
sleep
（1）;
len=read（pipe2_fd[0],parent_buf,255）;
parent_buf[len]='\0';
printf（"Lucy_peter:
%s\n",parent_buf）;
}
close（pipe1_fd[1]）;
close（pipe2_fd[0]）;
wait（&child_status）;
exit（）;
}
}
（4）8-4—lucy.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
intmain（void）
{
charwrite_fifo_name[]="write-fifo";
charread_fifo_name[]="read-fifo";
intwrite_fd,read_fd;
charbuf[256];
intlen;
structstatstat_buf;
intret=mkfifo（write_fifo_name,S_IRUSR|S_IWUSR）;
if（ret==-1）{
printf（"FailtocreateFIFO%s:
%s",write_fifo_name,strerror（errno））;
exit（-1）;
}
write_fd=open（write_fifo_name,O_WRONLY）;
if（write_fd==-1）{
printf（"FailtoopenFIFO%s:
%s",write_fifo_name,strerror（errno））;
exit（-1）;
}
while（（read_fd=open（read_fifo_name,O_RDONLY））==-1）{
sleep
（1）;
}
while
（1）{
printf（"Lucy:
"）;
fgets（buf,256,stdin）;
buf[strlen（buf）-1]='\0';
if（strncmp（buf,"quit",4）==0）{
close（write_fd）;
unlink（write_fifo_name）;
close（read_fd）;
exit（0）;
}
write（write_fd,buf,strlen（buf））;
len=read（read_fd,buf,256）;
if（len>0）{
buf[len]='\0';
printf（"Peter:
%s\n",buf）;
}
}
}
（5）8-5—peter.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
intmain（void）
{
charwrite_fifo_name[]="read-fifo";
charread_fifo_name[]="write-fifo";
intwrite_fd,read_fd;
charbuf[256];
intlen;
intret=mkfifo（write_fifo_name,S_IRUSR|S_IWUSR）;
if（ret==-1）{
printf（"FailtocreateFIFO%s:
%s",write_fifo_name,strerror（errno））;
exit（-1）;
}
while（（read_fd=open（read_fifo_name,O_RDONLY））==-1）{
sleep
（1）;
}
write_fd=open（write_fifo_name,O_WRONLY）;
if（write_fd==-1）{
printf（"FailtoopenFIFO%s:
%s",write_fifo_name,strerror（errno））;
exit（-1）;
}
while
（1）{
len=read（read_fd,buf,256）;
if（len>0）{
buf[len]='\0';
printf（"Lucy:
%s\n",buf）;
}
printf（"Peter:
"）;
fgets（buf,256,stdin）;
buf[strlen（buf）-1]='\0';
if（strncmp（buf,"quit",4）==0）{
close（write_fd）;
unlink（write_fifo_name）;
close（read_fd）;
exit（0）;
}
write（write_fd,buf,strlen（buf））;
}
}
（6）8-6—semun.h
#ifdefined（__GNU_LIBRARY__）&&!
defined（_SEM_SEMUN_UNDEFINED）
/*unionsemunisdefinedbyincluding*/
#else
/*accordingtoX/OPENwehavetodefineitourselves*/
unionsemun{
intval;/*valueforSETVAL*/
structsemid_ds*buf;/*bufferforIPC_STAT,IPC_SET*/
unsignedshortint*array;/*arrayforGETALL,SETALL*/
structseminfo*__buf;/*bufferforIPC_INFO*/
};
#endif
（7）8-7—sem1.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include"semun.h"
staticintset_semvalue（void）;
staticvoiddel_semvalue（void）;
staticintsemaphore_p（void）;
staticintsemaphore_v（void）;
staticintsem_id;
intmain（intargc,char*argv[]）
{
inti;
intpause_time;
charop_char='O';
srand（（unsignedint）getpid（））;
sem_id=semget（（key_t）1234,1,0666|IPC_CREAT）;
printf（"semid=%d\n",sem_id）;
if（argc>1）{
if（!
set_semvalue（））{
fprintf（stderr,"Failedtoinitializesemaphore\n"）;
exit（EXIT_FAILURE）;
}
op_char='X';
sleep（5）;
}
/*Thenwehavealoopwhichentersandleavesthecriticalsectiontentimes.
There,wefirstmakeacalltosemaphore_pwhichsetsthesemaphoretowait,as
thisprogramisabouttoenterthecriticalsection.*/
for（i=0;i<10;i++）{
if（!
semaphore_p（））exit（EXIT_FAILURE）;
printf（"%c",op_char）;fflush（stdout）;
pause_time=rand（）%3;
sleep（pause_time）;
printf（"%c",op_char）;fflush（stdout）;
/*Afterthecriticalsection,wecallsemaphore_v,settingthesemaphoreavailable,beforegoingthroughtheforloopagainafterarandomwait.Aftertheloop,thecalltodel_semvalueismadetocleanupthecode.*/
if（!
semaphore_v（））exit（EXIT_FAILURE）;
pause_time=rand（）%2;
sleep（pause_time）;
}
printf（"\n%d-finished\n",getpid（））;
if（argc>1）{
sleep（10）;
del_semvalue（）;
}
exit（EXIT_SUCCESS）;
}
/*Thefunctionset_semvalueinitializesthesemaphoreusingtheSETVALcommandinasemctlcall.Weneedtodothisbeforewecanusethesemaphore.*/
staticintset_semvalue（void）
{
unionsemunsem_union;
sem_union.val=1;
if（semctl（sem_id,0,SETVAL,sem_union）==-1）return（0）;
return
（1）;
}
/*Thedel_semvaluefunctionhasalmostthesameform,exceptthecalltosemctlusesthecommandIPC_RMIDtoremovethesemaphore'sID.*/
staticvoiddel_semvalue（void）
{
unionsemunsem_union;
if（semctl（sem_id,0,IPC_RMID,sem_union）==-1）
fprintf（stderr,"Failedtodeletesemaphore\n"）;
}
/*semaphore_pchangesthesemaphoreby-1（waiting）.*/
staticintsemaphore_p（void）
{
structsembufsem_b;
sem_b.sem_num=0;
sem_b.sem_op=-1;/*P（）*/
sem_b.sem_flg=SEM_UNDO;
if（semop（sem_id,&sem_b,1）==-1）{
fprintf（stderr,"semaphore_pfailed\n"）;
return（0）;
}
return
（1）;
}
/*semaphore_vissimilarexceptforsettingthesem_oppartofthesembufstructureto1,sothatthesemaphorebecomesavailable.*/
staticintsemaphore_v（void）
{
structsembufsem_b;
sem_b.sem_num=0;
sem_b.sem_op=1;/*V（）*/
sem_b.sem_flg=SEM_UNDO;
if（semop（sem_id,&sem_b,1）==-1）{
fprintf（stderr,"semaphore_vfailed\n"）;
return（0）;
}
return
（1）;
}
（8）8-8—lucy.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#ifdefined_GNU_LIBRARY_）&&!
defined（_SEM_SEMUN_UNDEFINED）
/*unionsemunisdefinedbyincluding*/
#else
/*accordingtoX/OPENwehavetodefineitourselves*/
unionsemun{
intval;/*valueforSETVAL*/
structsemid_ds*buf;/*bufferforIPC_STAT,IPC_SET*/
unsignedshort*array;/*arrayforGETALL,SETALL*/
/*Linuxspecificpart:
*/
structseminfo*_buf;/*bufferforIPC_INFO*/
};
#endif
#definePROJID0xFF
intsemid;
voidterminate_handler（intsigno）
{
semctl（semid,0,IPC_RMID）;
exit（0）;
}
intmain（void）
{
charfilenm[]="shared-file";
charzero_blk[4096];
char*mmap_addr;
intfd;
key_tsemkey;
structsembufgetsem,setsem;
unionsemunseminit;
intret;
semkey=ftok（
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