操作系统课程
设计
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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
一、课题设计意义 1
二、课题任务 1
三、系统技术
方案
气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载
2
3.1 技术路线解析 2
3.2 系统调用解析 3
四、系统设计 5
4.1 程序结构 5
4.2 功能
流程
快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计
图 6
五、运行与测试： 8
5.1 运行环境 8
5.2部分运行截图 9
六、总结及改进意见： 11
七、附录： 11
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；后者则跳过了该限制，形成了基于套接口(socket)的进程间通信
机制
综治信访维稳工作机制反恐怖工作机制企业员工晋升机制公司员工晋升机制员工晋升机制图
。
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fork()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
#include
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< stdlib.h>
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
转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应
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：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)());
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 filedes[2])；
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。filedes[0]为管道的读取端，filedes[1]则为管道的写入端。
（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。
（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 4.8.5
5.2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 num[8];
void stop();
void alarming();
void waiting();
void intToChar(int,int);
void one();
void two();
void three();
main(){
int i;
system("clear");
while(1){
printf("\t\t------------------------\n");
printf("\t\t 1.软中断通信模块\n");
printf("\t\t------------------------\n");
printf("\t\t 2.无名管道通信模块\n");
printf("\t\t------------------------\n");
printf("\t\t 3.有名管道通信模块\n");
printf("\t\t------------------------\n");
printf("\t\t 0.退出程序\n");
printf("\t\t------------------------\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:
three();
sleep(5);
break;
default:printf("输入错误!\n");
}
}
}
void one(){
pid_t pid1,pid2;
pid1=fork();
if(pid1<0)
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);
}
else{
pid2=fork();
if(pid2<0)
printf("error in fork!\n");
else if(pid2==0){
flag=1;
signal(17,stop);
signal(SIGINT,SIG_IGN);
while(flag!=0);
lockf(1,1,0);
printf("Child process2 was killed by parent!!\n");
lockf(1,0,0);
exit(0);
}
else{
flag=1;
signal(SIGINT,stop);
signal(SIGALRM,alarming);
waiting();
kill(pid1,16);
kill(pid2,17);
wait(0);
wait(0);
}
}
}
void two(){
int filedes[2];
char buffer[50];
pid_t pid1,pid2;
pipe(filedes);
pid1=fork();
if(pid1>0){
pid2=fork();
if(pid2>0){
wait(0);
read(filedes[0],buffer,50);
printf("%s",buffer);
wait(0);
read(filedes[0],buffer,50);
printf("%s",buffer);
}else{
flag=1;
signal(17,alarming);
while(flag!=0);
char s[]="Child process2 is sending a message!\n";
write(filedes[1],s,50);
sleep(3);
exit(0);
}
}else{
char s[]="Child process1 is sending a message!\n";
write(filedes[1],s,50);
sleep(3);
kill(pid2,17);
exit(0);
}
}
void three(){
int fd,i,m=0,n=0;
char buf[1000]={' '};
fd=open("myfifo",O_RDWR);
pid_t pid;
pid=fork();
if(pid>0){
read(fd,buf,sizeof(buf));
for(i=0;i='0')
m++;
else
n++;
}
intToChar(m,n-1);
write(fd,num,strlen(num));
wait(0);
}else{
printf("Input a string,end with '+'\n");
char c;
for(i=0;i<1000;i++){
scanf("%c",&c);
if(c=='+') break;
buf[i]=c;
}
while(mkfifo("myfifo",0766)==0);
write(fd,buf,strlen(buf));
sleep(3);
char s[10]={' '};
read(fd,s,10);
printf("数字的数量为");
for(i=0;i<4;i++)
printf("%c",s[i]);
printf("\n");
printf("字符的数量为");
for(i=4;i<8;i++)
printf("%c",s[i]);
printf("\n");
exit(0);
}
close(fd);
}
void stop(){
flag=0;
}
void alarming(){
flag=0;
}
void waiting(){
sleep(5);
if(flag!=0)
kill(getpid(),SIGALRM);
}
void intToChar(int m,int n){
int i;
for(i=3;i>=0;i--){
num[i]=m%10+'0';
m/=10;
}
for(i=7;i>=4;i--){
num[i]=n%10+'0';
n/=10;
}
}
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