实验四、进程通信(二)-----------------------——消息通信.doc

操作系统实验报告
实验四、进程通信（二）
——消息通信
一、 实验目的
1） 加深对管道通信的了解
2） 掌握利用管道进行通信的程序设计
3） 了解共享内存通信的程序设计方法
4） 了解和熟悉Linux支持的共享存储区机制
二、 实验内容
任务：
（1）每个同学登陆两个窗口，先在一个窗口中运行程序1（或者只登陆一个窗口，先在该窗口中以后台方式运行程序1），用ipcs命令查看系统中消息队列的情况，然后在另一个窗口中运行程序2，观察程序的运行结果并分析。运行结束后可以用ctrl+c结束程序1的运行，再次用ipcs命令观察系统中消息队列的情况。
（2）使用系统调用msgget()，msgsnd()，msgrev()及msgctl()编制一长度为1K的消息的发送和接收程序。
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。
②SERVER端建立一个Key为学号末3位的消息队列，等待其他进程发来的消息。当遇到类型为1的消息，则作为结束信号，取消该队列，并退出SERVER。SERVER每接收到一个消息后显示一句“(server)received”。
③CLIENT端使用key为学号末3位的消息队列，先后发送类型从10到1的消息，然后退出。最后的一个消息，即是SERVER端需要的结束信号。CLIENT每发送一条消息后显示一句“(client)sent”。
④父进程在SERVER和CLIENT均退出后结束。
三、 代码及运行结果分析
（1）每个同学登陆两个窗口，先在一个窗口中运行程序1（或者只登陆一个窗口，先在该窗口中以后台方式运行程序1），用ipcs命令查看系统中消息队列的情况，然后在另一个窗口中运行程序2，观察程序的运行结果并分析。运行结束后可以用ctrl+c结束程序1的运行，再次用ipcs命令观察系统中消息队列的情况
先在一个窗口中运行程序1
程序1实验代码：
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#define MSGKEY 208 /*在实际实验过程中，为了避免每个同学建立的消息队列关键字一样而相互干扰，关键字请用学号末3位*/
struct msgform
{
long mtype;
char mtext [256];
}msg;
int msgqid;
main ()
{
int i ,pid, *pint;
extern cleanup();
for (i=0;i<20;i++)/*软中断处理*/
signal (i,cleanup);
msgqid = msgget (MSGKEY,0777|IPC_CREAT);/*建立与顾客进程相同的消息队列*/
for (;;)
{
msgrcv (msgqid ,&msg,256,1,0);/*接收来自顾客进程的消息*/
pint=(int * ) msg. mtext;
pid = * pint;
printf ("server:receive from pid %d\n",pid);
msg.mtype=pid;
*pint=getpid();
msgsnd (msgqid,&msg ,sizeof (int) ,0) ;/*发送应答消息*/
}
}
cleanup()
{
msgctl (msgqid ,IPC_RMID,0);
exit();
}

运行结果：

ipcs命令查看

在另一个窗口中运行程序2
程序2实验代码：
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#define MSGKEY 208 /*在实际实验过程中，为了避免每个同学建立的消息队列关键字一样而相互干扰，关键字请用学号末3位*/

struct msgform
{
long mtype;
char mtext [256];
};
main()
{
struct msgform msg;
int msgqid,pid, *pint;
msgqid=msgget(MSGKEY,0777);/*建立消息队列*/
pid=getpid();
pint=(int *)msg.mtext;
*pint=pid;
msg.mtype=1;/*指定消息类型*/
msgsnd(msgqid,&msg,sizeof(int),0);/*往msgqid发送消息msg*/
msgrcv(msgqid,&msg,256,pid,0);/*接收来自服务进程的消息*/
printf("client : receive from pid%d\n",*pint);
}
运行结果：

再次用ipcs命令观察系统中消息队列的情况

分析：
调用pipe(fd);创建一个管道后，接着调用fork()函数产生两个进程，首先开始执行子进程，关闭管道出口，通过管道入口向管道中写入内容。执行if语句后，进入else语句块内开始父进程，管道入口关闭，通过管道出口端从管道中读取之前写入内容，最后输出出来

（2）使用系统调用msgget()，msgsnd()，msgrev()及msgctl()编制一长度为1K的消息的发送和接收程序。
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。
②SERVER端建立一个Key为学号末3位的消息队列，等待其他进程发来的消息。当遇到类型为1的消息，则作为结束信号，取消该队列，并退出SERVER。SERVER每接收到一个消息后显示一句“(server)received”。
③CLIENT端使用key为学号末3位的消息队列，先后发送类型从10到1的消息，然后退出。最后的一个消息，即是SERVER端需要的结束信号。CLIENT每发送一条消息后显示一句“(client)sent”。
④父进程在SERVER和CLIENT均退出后结束。
实验代码：
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/msg.h>
#include<sys/ipc.h> 
#define MSGKEY 201
struct msgform
{ 
long mtype; 
char mtext[1030]; 
}msg; 
int msgqid,i;
void CLIENT()
{
int i; 
msgqid=msgget(MSGKEY
,0777);
for(i=10;i>=1;i--)
{ 
msg.mtype=i; 
printf("(client)sent\n"); 
msgsnd(msgqid,&msg,1024,0);
} 
exit(0);
} 
void SERVER()
{ 
msgqid=msgget(MSGKEY
,0777|IPC_CREAT);
do
{ 
msgrcv(msgqid,&msg,1030,0,0);
printf("(server)received\n");
}while(msg.mtype!=1); 
msgctl(msgqid,IPC_RMID,0);
exit(0);
} 
int main()
{ 
while((i=fork())==-1);
if(!i)SERVER(); 
while((i=fork())==-1);
if(!i)CLIENT();
wait(0);
wait(0);
} 
运行结果：

分析：
msgflg低9位类似于文件访问权限的低9位，其他位指明消息队列的建立方式：
若指定的关键字消息队列不存在，msgflg&IPC_CREAT为真，则为他建立一个新的消息队列； msgflg&IPC_CREAT为假，返回-1。若指定的关键字消息队列存在，则返回该消息队列的描述符。
若msgflg&IPC_CREAT&IPC_EXCL为真，若指定的关键字消息队列不存在，失败返回-1；否则正常返回。
若key等于IPC_PRIVATE，则msgget调用总是成功的。
根据控制命令cmd对msqid消息队列进行相应的控制。参数buf是指向用户程序地址空间中一个msqid_ds结构的指针，以便将相关控制信息在核心和用户地址空间之间进行传送。
四、 实验心得
通过本次实验加深对管道通信的了解，很好的掌握和利用管道进行通信的程序设计，了解共享内存通信的程序设计方法，了解和熟悉Linux支持的共享存储区机制，实验第一个题目较为简单，但当实验进行第二个题目时遇到了一定的问题，说明对于程序编写掌握的还不是特别熟悉，应该加强学。最终通过网络查询和向同学请教得以解决，收获颇多。