实验八、进程间通信

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学号-姓名	15041408-袁昊
作业学习目标	了解进程间通信的常用方式；掌握管道、消息队列、信号量、共享内存实现进程间通信的方法。

1. 管道通信

匿名管道：

当进程使用 pipe 函数，就可以打开位于内核中的这个特殊“文件”。同时 pipe 函数会返回两个描述

符，一个用于读，一个用于写。如果你使用 fstat 函数来测试该描述符，可以发现此文件类型为

FIFO 。而无名管道的无名，指的就是这个虚幻的“文件” ，它没有名字。

man 2 pipe

pipe 函数打开的文件描述符是通过参数（数组）传递出来的，而返回值表示打开成功（0）或失败
（-1）。
它的参数是一个大小为 2 的数组。此数组的第 0 个元素用来接收以读的方式打开的描述符，而第 1 个元
素用来接收以写的方式打开的描述符。也就是说， pipefd[0] 是用于读的，而 pipefd[1] 是用于写
的。
打开了文件描述符后，就可以使用 read(pipefd[0]) 和 write(pipefd[1]) 来读写数据了。

父进程 fork 出一个子进程，通过无名管道向子进程发送字符，子进程收到数据后将字符串中的小写字符转换成大写并输出。

命名管道

1) 通过命令 mkfifo 创建管道

man mkfifo

2) 通过函数 mkfifo(3) 创建管道

man 3 mkfifo

FIFO 文件的特性

a）查看文件属性

当使用 mkfifo 创建 hello 文件后，查看文件信息如下：

某些版本的系统在 hello 文件后面还会跟着个 | 符号，像这样 hello|

b) 使用 cat 命令打印 hello 文件内容

接下来你的 cat 命令被阻塞住。

开启另一个终端，执行：

然后你会看到被阻塞的 cat 又继续执行完毕，在屏幕打印 “hello world” 。如果你反过来执行上面

两个命令，会发现先执行的那个总是被阻塞。

c) fifo 文件特性

根据前面两个实验，可以总结：

文件属性前面标注的文件类型是 p ，代表管道

文件大小是 0

fifo 文件需要有读写两端，否则在打开 fifo 文件时会阻塞

当然了，如果在 open 的时候，使用了非阻塞方式，肯定是不会阻塞的。特别地，如果以非阻塞写的方式 open ，同时没有进程为该文件以读的方式打开，会导致 open 返回错误(-1)，同时 errno 设置成ENXIO

编写两个程序，分别是发送端 pipe_send 和接收端面 pipe_recv 。程序 pipe_send 从标准

输入接收字符，并发送到程序 pipe_recv ，同时 pipe_recv 将接收到的字符打印到屏幕。

分别开启两个终端，分别运行 pipe_send 和 pipe_recv :

现在两个终端都处于阻塞状态，我们在运行 pipe_send 的终端输入数据，然后我们就可以在运行

pipe_recv 的终端看到相应的输出：

2. IPC 内核对象

每个 IPC 内核对象都是位于内核空间中的一个结构体。具体的对于共享内存、消息队列和信号量，他们在内核空间中都有对应的结构体来描述。当你使用 get 后缀创建内核对象时，内核中就会为它开辟一块内存保存它。只要你不显式删除该内核对象，它就永远位于内核空间中，除非你关机重启。

创建 IPC 内核对象

man 2 shmget

man 2 msgget

man 2 semget

程序 ipccreate 用于在指定的键值上创建 ipc 内核对象。使用格式为 ./ipccreate ，比如

./ipccreate 0 0x8888 表示在键值 0x8888 上创建共享内存。

获取 ipc 内核对象

程序 ipcget 用于在指定的键值上获取 ipc 内核对象的 id 号。使用格式为 ./ipcget ，比如./ipcget 0 0x8888 表示获取键值 0x8888 上的共享内存 id 号。

3. 共享内存

前面已经知道如何创建内核对象，接下来分别了解三种内核对象的操作：

man 2 shmop

man 2 shmctl

编写一个程序 shmctl 可以用来创建、删除内核对象，也可以挂接、卸载共享内存，还可以打印、设置内核对象信息。具体使用方法具体见下面的说明：

./shmctl -c : 创建内核对象。
./shmctl -d : 删除内核对象。
./shmctl -v : 显示内核对象信息。
./shmctl -s : 设置内核对象（将权限设置为 0600 ）。
./shmctl -a : 挂接和卸载共享内存（挂接 5 秒后，再执行 shmdt ，然后退出）。