实验三-进程通讯实验报告
实验三进程通讯实验报告
【姓名】
【学号】
【实验题目】进程通讯——消息队列与共享存储区
【实验目的】
（1）掌握进程间通讯的编程方法；
（2）加深对进程并发执行的理解；
（3）学习利用消息队列和共享存储区实现进程通信的方法。
【实验内容】
设计一个多进程并发运行的程序，它由不同的进程完成下列工作：
（1）接收键盘输入进程
负责接收用户的键盘输入，并以适当的方式将由键盘获得的数据交给其它进程处理。
（2）显示进程
负责全部数据显示任务，包括键盘输入数据的显示和提示信息的显示。
（3）分发数据进程
将键盘输入的数据分为3类，即字母、数字和其它，并分别将字母写入文件letter.txt 中，数字写入文件number.txt中，除字母和数字外其它数据丢弃。
【实验要求】
1、程序能以适当的方式提示用户输入数据；
2、提示用户有数据被丢弃；
3、全部的显示任务必须由显示进程完成；
4、整个程序能够连续处理多组输入数据，直到用户输入“quit”字符串，整个程序结
束；
5、进一步要求：同时采用共享存储区和消息2种方法实现进程之间的通信，并比较
这2种通信方法的利弊。
【实验方法】
1、利用fork()函数创建2个子进程，用一个父进程和两个子进程完成上面的三个实验
任务，用子进程1实现分发数据任务，子进程2实现接受键盘输入任务，父进程
实现全部的显示任务。
2、同时通过共享存储区和消息队列两种进程通讯方式实现上面三个进程之间的同步
和互斥。
3、利用while()循环、kill()函数和signal()函数实现连续多组数据输入。
【程序结构】
·数据结构：消息队列、字符数组；
·程序结构：顺序结构、if-else分支结构和while循环结构；
·主要算法：无特别算法
【实验结果】
1、有代表性的执行结果：
[stud13@localhost stud13]$ cc ipc.c
[stud13@localhost stud13]$ ./a.out
Please input a line:
∟operatingsystem01234-=,.
Your message is:
operatingsystem01234-=,.
The characters deserted are:
-=,.
Please input a line:
∟xushengju6651001!@#$%^&*()
Your message is:
xushengju6651001!@#$%^&*()
The characters deserted are:
!@#$%^&*()
Please input a line:
∟Hello123
Your message is:
Hello123
Please input a line:
∟quit
[stud13@localhost stud13]$ cat letter.txt
OperatingsystemxushengjuHello[stud13@localhost stud13]$ cat number.txt 012346651001123[stud13@localhost stud13]$
2、结果分析及解释：
在创建子进程1时，由于先返回子进程的ID号，msgrcv(msgid,&msg,BUFSIZE,0,0)一直都是非0值，故循环等待。接着返回父进程ID，父进程负责全部的显示任务，先提示用户输入“Please input a line：”，然后等待子进程2的16信号所以当子进程2负责从键盘接收字符，当输入“operatingsystem01234-=,.”后，由子进程2发送消息（内容为：operatingsystem01234-=,.）给子进程1，由子进程1实现分发任务，将字符输出到文件“letter.txt”,将数字输出到文件“number.txt”，将其他字符写到“抛弃字符共享存储区array”并将从消息队列中读取的字符串写到字符共享存储区addr中，再向父进程发送16信号，实现进程之间的同步；之后由父进程接收16信号后，从addr共享存储区中获取由键盘输入的字符串，并由终端输出显示，若有字符丢弃，同时也提醒用户有哪些字符被丢弃了，显示到终端。通过while()循环，实现多组数据输入并显示和分发写入文件。当用户需要退出时，从终端输入”quit”，所有子进程退出，由父进程断开和共享存储区的附接并删除消息队列，之后也退出。
【问题分析】
实验中出现的问题及解决办法：
1、比较消息队列和共享存储区在消息通信机制中的数据传输的时间和性能：
由于两种机制实现的机理和用处都不一样，难以直接进行时间上的比较。如果比较其性能，应更加全面地分析。
①消息队列的建立比共享区的建立消耗的资源少。前者只是一个软件上设定的问题，后者需要对硬件操作，实现内存的映像，当然控制起来比前者复杂，如果每次都更新进行队列或共享的建立，共享区的设立没有什么优势。
②当消息队列和共享区建立好后，共享区的数据传输受到系统硬件的支持，不耗费多余的资源；而消息传递由软件进行控制和实现，需要消耗—定的CPU资源。从这个意义上讲，共享区更适合频繁和大量的数据传输。
③消息的传递，自身就带有同步的控制。当等到消息的时候，进程进入睡眠状态，不再消耗CPU资源。而共享队列如果不借助其他机制进行同步，接收数据的一方必须进行不断的查询，进入忙等待状态，白白浪费了大量的CPU资源。可见，消息方式的使用更加灵活。
2、有关字符数组初始化函数的使用：
在本实验中频繁使用了memset()函数，且第二个参数均为’\0’，是为了将每次从键盘输入的字符串都能存到一个空的字符数组中，以防止字符的重复和覆盖。
3、在本程序中，需要合理安排父进程和2个子进程的任务，由父进程来负责显示任务是最合理和最简单的情况，因为父进程与子进程在某些方面是共享的，无需另外启用消息通信机制。而且在实现多组数据的输入、显示和分发方面能实现很好的同步和互斥。
4、注意消息缓冲区的数据结构，主要用来存放需要发送或者接收的消息类型和消息正文，在/usr/src/linux-2.4/include/linux/msg.h中描述如下：
/*message buffer for msgsnd and msgrcv calls*/
struct msgbuf{
long mtype; //消息类型，由用户决定
char mtext[MAXMSG];//消息正文
};
5、在程序修改之前存在一个bug，就是在输入的字符串中不能存在空格或制表符，如果出现空格或者制表符，将只会显示空格或者制表符后面的内容，前面的不显示。这是由于scanf()函数的作用，当他遇到空格或制表符时，就会只读入后面的内容。有人想到会用gets()来接受一行，但是懂C的人基本上都知道gets()是一个很危险的函数，而且很难控制，特别是与scanf()交替使用时前者的劣势更是一览无余，所以gets()一般是不推荐用的。那么我们可以用%[^\n]%*c控制语句来隔离掉其中的空格或者制表符对读入一行字符串的影响。【程序清单】
下面为可执行的C程序清单以及相应的注释：
/*进程通信之消息队列与共享存储区*/
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MAXMSG 128 //消息队列的最大长度
#define BUFSIZE 128 //缓冲区的最大长度
/*定义消息的数据结构*/
struct my_msg{
long int mtype; //消息类型
char mtext[MAXMSG]; //消息内容
}msg;
int pid,pid1,pid2;//定义父进程和两个子进程的id标识
int i,j;
char buffer[BUFSIZE],msgtext[MAXMSG]; //定义缓冲区和接受暂存字符数组
void stop()
{
}
main(){
/*定义共享内存*/
int shmid1,shmid2;//定义2个共享存储区的内部标识
char *addr,*array;
/*创建并附接共享内存*/
shmid1=shmget(IPC_PRIV A TE,BUFSIZE,IPC_CREAT|0666);
shmid2=shmget(IPC_PRIV A TE,BUFSIZE,IPC_CREAT|0666);
addr=(char *)shmat(shmid1,NULL,0);
array=(char *)shmat(shmid2,NULL,0);
/*创建消息队列并初始化*/
int msgid;
msgid=msgget(IPC_PRIV ATE,IPC_CREAT|0666);
pid=getpid();//获取父进程ID号
while((pid1=fork())==-1);
if(pid1>0){
while((pid2=fork())==-1);
if(pid2==0){
while(1){
memset(buffer,'\0',0);
scanf("%[^\n]%*c",buffer);//从终端输入字符串
memset(msg.mtext,'\0',0);
strcpy(msg.mtext,buffer);
msg.mtype=1;//设置消息类型为1
if(msgsnd(msgid,&msg,MAXMSG,0)<0)return 0;//向子进程1发送消息
if(strcmp(buffer,"quit")==0)break;
}
exit(0);
}
else{
printf("Please input a line:\n");//提示输入
while(1){
signal(16,stop);//接收子进程发送的信号
pause();//父进程挂起
if(strcmp(addr,"quit")==0)break;//判断是否退出并终止循环
printf("Your message is:\n%s\n",addr);//输出从终端输入的内容
if(strlen(array)!=0)//输出被抛弃的字符
printf("The characters deserted are:\n%s\n",array);
memset(addr,'\0',0);
printf("Please input a line:\n");
}
wait(0);
wait(0);
/*断开附接*/
shmdt(addr);
shmdt(array);
/*撤销共享内存*/
shmctl(shmid1,IPC_RMID,0);
shmctl(shmid2,IPC_RMID,0);
/*删除消息队列*/
msgctl(msgid,IPC_RMID,0);
exit(0);
}
}
else{
FILE *fp1,*fp2;
fp1=fopen("letter.txt","w");//打开文件
fp2=fopen("number.txt","w");
while(1){
if(!msgrcv(msgid,&msg,BUFSIZE,0,0))return 0;//接收消息
i=0;
j=0;
memset(msgtext,'\0',sizeof(msgtext));
memset(array,'\0',sizeof(array));
strcpy(msgtext,msg.mtext);
strcpy(addr,msg.mtext);
if(strcmp(msgtext,"quit")==0){ //判断是否退出，若是则向父进程发送信号并退出循环
kill(pid,16);
break;
}
while(i if((msgtext[i]>='a'&&msgtext[i]<='z')|| (msgtext[i]>='A'&&msgtext[i]<='Z')) fputc(msgtext[i],fp1); else if((msgtext[i]>='0'&&msgtext[i]<='9')) fputc(msgtext[i],fp2); else if(msgtext[i]!='\0'){ array[j++]=msgtext[i]; } i++; } kill(pid,16); //向父进程发送信号 } fclose(fp1);//关闭文件 fclose(fp2); exit(0); } } 操作系统原理实验报告（一） 进程的创建 2016年11月27日星期日 实验内容： 进程的创建 编写一段源程序，使系统调用fork()创建两个子进程，当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示字符“a”;子进程分别显示字符“b”和字符“c”。试观察纪录屏幕上的显示结果，并分析原因。 源代码： #include 实验六：Linux进程间通信（2）（4课时） 实验目的： 理解进程通信原理；掌握进程中信号量、共享内存、消息队列相关的函数的使用。实验原理： Linux下进程通信相关函数除上次实验所用的几个还有： 信号量 信号量又称为信号灯，它是用来协调不同进程间的数据对象的，而最主要的应用是前一节的共享内存方式的进程间通信。要调用的第一个函数是semget，用以获得一个信号量ID。 int semget(key_t key, int nsems, int flag); key是IPC结构的关键字，flag将来决定是创建新的信号量集合，还是引用一个现有的信号量集合。nsems是该集合中的信号量数。如果是创建新集合（一般在服务器中），则必须指定nsems；如果是引用一个现有的信号量集合（一般在客户机中）则将nsems指定为0。 semctl函数用来对信号量进行操作。 int semctl(int semid, int semnum, int cmd, union semun arg); 不同的操作是通过cmd参数来实现的，在头文件sem.h中定义了7种不同的操作，实际编程时可以参照使用。 semop函数自动执行信号量集合上的操作数组。 int semop(int semid, struct sembuf semoparray[], size_t nops); semoparray是一个指针，它指向一个信号量操作数组。nops规定该数组中操作的数量。 ftok原型如下： key_t ftok( char * fname, int id ) fname就是指定的文件名(该文件必须是存在而且可以访问的)，id是子序号，虽然为int，但是只有8个比特被使用(0-255)。 当成功执行的时候，一个key_t值将会被返回，否则-1 被返回。 共享内存 共享内存是运行在同一台机器上的进程间通信最快的方式，因为数据不需要在不同的进程间复制。通常由一个进程创建一块共享内存区，其余进程对这块内存区进行读写。首先要用的函数是shmget，它获得一个共享存储标识符。 #include 长安大学 操作系统实验报告 实验课程：操作系统 实验名称：linux进程控制 学院：信息学院 专业：软件工程 学号：2406090106 姓名：刘建 日期：2012-5-09 一、实验目的 熟悉进程的创建过程，了解系统调用函数fork() 和execl()。 二、实验内容 1、阅读实例代码fork1，并编辑、编译、运行，记录程序的运行结果，尝试给出合理的解释，查阅有关资料，掌握系统调用fork( )的用法，返回值的意义。 2、阅读实例代码fork2，并编辑、编译、运行，记录程序的运行结果，尝试给出合理的解释，查阅有关资料，掌握在程序中运行一个操作系统命令和运行一个程序的方法。 3、修改fork2，使之能把运行的命令和程序作为参数传给fork2。 三、设计思想 1、程序框架 pid = -1 pid = 0pid> 0 2、用到的文件系统调用函数 fork() 和execl() 四、调试过程 1、测试数据设计 （1）fork1 命名程序1： 编写程序1： 编译程序1： 运行程序1： (2)fork2 编写程序2： 运行程序2： (3)修改fork2 编写修改程序2： 修改后的运行结果： 2、测试结果分析 （1）对于程序1：因为系统调用fork()函数是一次调用两次返回值，而且先生成子进程还是父进程是不确定的，所以第一次执行生成子进程的时候返回的pid = 0，判断pid!=-1，所以输出了I’m the child. I’m the parent. 第二次，执行父进程的时候，返回的是子进程的进程号pid> 0，即pid的值仍然不为-1，所以又输出了一次I’m the child. I’m the parent。 （2）对于程序2：第一次调用fork()函数时，由于执行的是子进程还是父进程是随机的，所以第一次对父进程返回的是子进程的进程号（大于0），即pid> 0，所以输出I’m the parent. Program end.当第二次执行子进程时返回值是0，即pid = 0，所以输出I’m the child. 并调用了execl()函数，查看了指定路径中的文件。 实验报告 课程名称：操作系统 实验项目：windows进程管理 姓名： 专业：计算机科学与技术 班级： 学号： 计算机科学与技术学院 计算机系 2019 年 4 月 23 日 实验项目名称： windows进程管理 一、实验目的 1. 学习windows系统提供的线程创建、线程撤销、线程同步等系统调用； 2. 利用C++实现线程创建、线程撤销、线程同步程序； 3. 完成思考、设计与练习。 二、实验用设备仪器及材料 1. Windows 7或10， VS2010及以上版本。 三、实验内容 1 线程创建与撤销 写一个windows控制台程序（需要MFC），创建子线程，显示Hello, This is a Thread. 然后撤销该线程。 相关系统调用： 线程创建： CreateThread() 线程撤销： ExitThread() 线程终止： ExitThread(0) 线程挂起： Sleep() 关闭句柄： CloseHandle() 参考代码： ; } 运行结果如图所示。 完成以下设计题目： 1. 向线程对应的函数传递参数，如字符串“hello world！”，在线程中显示。 2. 如何创建3个线程A, B, C，并建立先后序执行关系A→B→C。 实验内容2 线程同步 完成父线程和子线程的同步。父线程创建子线程后进入阻塞状态，子线程运行完毕后再唤醒。 相关系统调用： 等待对象 WaitForSingleObject(), WaitForMultipleObjects(); 信号量对象 CreateSemaphore(), OpenSemaphore(), ReleaseSemaphore(); HANDLE WINAPI CreateSemaphore( _In_opt_ LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes _In_ LONG lInitialCount, _In_ LONG lMaximumCount, _In_opt_ LPCTSTR lpName ); 第一个参数：安全属性，如果为NULL则是默认安全属性 第二个参数：信号量的初始值，要>=0且<=第三个参数 第三个参数：信号量的最大值 第四个参数：信号量的名称 返回值：指向信号量的句柄，如果创建的信号量和已有的信号量重名，那么返回已经存在的信号量句柄参考代码： n"); rc=ReleaseSemaphore(hHandle1,1,NULL); err=GetLastError(); printf("Release Semaphore err=%d\n",err); if(rc==0) printf("Semaphore Release Fail.\n"); else printf("Semaphore Release Success. rc=%d\n",rc); } 编译运行，结果如图所示。 武汉工程大学计算机科学与工程学院 《操作系统》实验报告[Ⅰ] 一、实验目的 创建进程，实现进程消息通信和共享内存通信，了解进程的创建、退出和获取进程信。了解什么是映像文件、管道通信及其作用，掌握通过内存映像文件和管道技术实现进程通信。 二、实验内容 本例用三种方法实现进程通信，仅用于示例目的，没有进行功能优化。 1、创建进程A和B后，在进程A中输入一些字符，点“利用 SendMessage发送消息”按钮可将消息发到进程B。 2、在进程A中输入一些字符，点“写数据到内存映像文件”按钮， 然后在进程B中点“从内存映像文件读数据”按钮可收到消息。其中在点“写数据到内存映像文件”时，要求创建映像文件，B进程在印象文件中读取数据。 3、先在进程B中点“创建管道并接收数据”按钮，然后在进程A 中输入一些字符，点“写数据到管道文件”按钮可将消息发到进程B。管道是连接读/写进程使他们进行通信的一个共享文件，目的是更好地实现进程间的通信。 三、实验思想 这次试验最主要的内容和核心思想就是学会创建进程并实现进程间的简单通信、创建映像文件和创建管道文件来通信，后两者是实现进程通信的高级通信机制中的两种。. 创建一个程序A和程序B，其中程序A和B各有一个主窗体，A主窗体上要求可以实现创建进程B（即调用函数B）、结束进程B、关闭进程A、向进程B 发送数据、创建映像文件、创建管道文件等功能，进程B要求有从映像文件读取数据、创建管道并接收数据、结束进程B功能。最终让A、B进程相互通信。 四、设计分析： 首先设得设计A、B两个程序的操作界面，然后编写各个功能模块。对于A 程序窗体，在“利用SendMessage发送消息”按钮的消息响应函数中，主要是利用Windows API函数CWnd::FindWindow来找到接收消息的窗体，即进程B，找到进程B后，利用这个函数返回的窗体指针的SendMessage函数来发送消息。在“写数据到内存印象文件”按钮的消息响应函数中，主要是利用函数CreateFileMapping来创建一个印象文件，这个函数返回的是这个印象文件的句柄，然后将这个句柄和要发送的消息字符串传递到函数sprintf中，就可以所要发送的消息写入印象文件，在B程序窗体中有个“从内存印象文件读数据”按钮，在这个按钮的消息响应函数中读取父进程所创建的印象文件中的数据就可以实现通信了。在B程序窗体按钮“写数据到管道文件”的消息响应函数中，不能直接将要发送的消息发送到管道文件，因为管道必须先由子进程通过函数CreateNamedPipe创建，只有待子进程创建好管道后父进程才能根据管道创建管道文件，将消息写入管道文件并及时发送给子进程。而且这个管道只能使用一次，即每次发送完消息后那个管道不能在使用了，必须再由子进程创建一个管道，A 进程才能再次创建管道文件并向其中写入消息。这个程序也不一定要MFC实现，还可以用其他的技术和语言实现，比如说Java、VB等，外表构架可以不一样，但核心技术都是一样的，只是不同的调用形式和调用方法，比如说在VB中，实现进程间的一般通信就是使用动态数据交换ＤＤＥ，实现起来就比较简单，但是要创建映像文件和管道文件就比较繁琐，可以根据不同的需求采用不同的语言。 五、程序部分源代码： 1.“利用SendMessage发送消息”按钮中的主要代码 //找到接收消息的窗口(窗口名为Receiver) CString str="进程B"; CWnd *pWnd=CWnd::FindWindow(NULL,str); if(pWnd) { COPYDATASTRUCT buf; char * s=new char[m_Msg1.GetLength()]; //m_Msg1为CString类型的变量 s=m_Msg1.GetBuffer(0); 实验2过程管理实验报告学生号姓名班级电气工程系过程、过程控制块等基本原理过程的含义：过程是程序运行过程中对数据集的处理，以及由独立单元对系统资源的分配和调度。在不同的数据集上运行程序，甚至在同一数据集上运行多个程序，是一个不同的过程。（2）程序状态：一般来说，一个程序必须有三种基本状态：就绪、执行和阻塞。然而，在许多系统中，过程的状态变化可以更好地描述，并且增加了两种状态：新状态和终端状态。1）就绪状态，当一个进程被分配了除处理器（CPU）以外的所有必要资源时，只要获得了处理器，进程就可以立即执行。此时，进程状态称为就绪状态。在系统中，多个进程可以同时处于就绪状态。通常，这些就绪进程被安排在一个或多个队列中，这些队列称为就绪队列。2）一旦处于就绪状态的进程得到处理器，它就可以运行了。进程的状态称为执行状态。在单处理器系统中，只有一个进程在执行。在多处理器系统中，可能有多个进程在执行中。3）阻塞状态由于某些事件（如请求输入和输出、额外空间等），执行进程被挂起。这称为阻塞状态，也称为等待状态。通常，处于阻塞状态的进程被调度为-？这个队列称为阻塞队列。4）新状态当一个新进程刚刚建立并且还没有放入就绪队列中时，它被称为新状态。5）终止状态是 什么时候-？进程已正常或异常终止，操作系统已将其从系统队列中删除，但尚未取消。这就是所谓的终结状态。（3）过程控制块是过程实体的重要组成部分，是操作系统中最重要的记录数据。控制块PCB记录操作系统描述过程和控制过程操作所需的所有信息。通过PCB，一个不能独立运行的程序可以成为一个可以独立运行的基本单元，并且可以同时执行一个进程。换句话说，在进程的整个生命周期中，操作系统通过进程PCB管理和控制并发进程。过程控制块是系统用于过程控制的数据结构。系统根据进程的PCB来检测进程是否存在。因此，进程控制块是进程存在的唯一标志。当系统创建一个进程时，它需要为它创建一个PCB；当进程结束时，系统回收其PCB，进程结束。过程控制块的内容过程控制块主要包括以下四个方面的信息。过程标识信息过程标识用于对过程进行标识，通常有外部标识和内部标识。外部标识符由流程的创建者命名。通常是一串字母和数字。当用户访问进程时使用。外部标识符很容易记住。内部标识符是为了方便系统而设置的。操作系统为每个进程分配一个唯一的整数作为内部标识符。通常是进程的序列号。描述性信息（process scheduling message）描述性信息是与流程调度相关的一些有关流程状态的信息，包括以下几个方面。流程状态：表 实验题目进程的创建小组合作否姓名班级学号 一、实验目的 1、了解进程的创建。 2、了解进程间的调用以及实现。 3、分析进程竞争资源的现象，学习解决互斥的方法。 4、加深对进程概念的理解，认识并发执行的本质。 二．实验环境 Windows 系统的计算机一台，安装了Linux虚拟机 三、实验内容与步骤 1、fork（）系统调用的使用例子 程序代码： #include wait(0); printf("parent process doesn't change the glob and loc:\n"); printf("glob=%d,loc=%d\n",glob,loc); exit(0); } 运行结果： 2、理解vofork（）调用： 程序代码： #include 进程的控制 1 ．实验目的 通过进程的创建、撤消和运行加深对进程概念和进程并发执行的理解，明确进程与程序之间的区别。 【答：进程概念和程序概念最大的不同之处在于： (1)进程是动态的，而程序是静态的。 (2)进程有一定的生命期，而程序是指令的集合，本身无“运动”的含义。没有建立进程的程序不能作为1个独立单位得到操作系统的认可。 (3)1个程序可以对应多个进程，但1个进程只能对应1个程序。进程和程序的关系犹如演出和剧本的关系。 (4)进程和程序的组成不同。从静态角度看，进程由程序、数据和进程控制块（PCB）三部分组成。而程序是一组有序的指令集合。】2 ．实验内容 (1) 了解系统调用fork()、execvp()和wait()的功能和实现过程。 (2) 编写一段程序，使用系统调用fork()来创建两个子进程，并由父进程重复显示字符串“parent:”和自己的标识数，而子进程则重复显示字符串“child:”和自己的标识数。 (3) 编写一段程序，使用系统调用fork()来创建一个子进程。子进程通过系统调用execvp()更换自己的执行代码，新的代码显示“new program.”。而父进程则调用wait()等待子进程结束，并在子进程结束后显示子进程的标识符，然后正常结束。 3 ．实验步骤 （1）gedit创建进程1.c （2）使用gcc 1.c -o 1编译并./1运行程序1.c #include wait(0); printf("parent process doesn't change the glob and loc:\n"); printf("glob=%d,loc=%d\n",glob,loc); exit(0); } 运行结果： 2、理解vofork（）调用： 程序代码： #include<> #include } 运行结果： 3、给进程指定一个新的运行程序的函数exec(). 程序代码： 代码： #include<> int main(int argc,char * argv[]) { int n; char * * ptr; extern char * * environ; for(n=0;n 进程间通信实验报告 班级：10网工三班学生姓名：谢昊天学号：1215134046 实验目的和要求： Linux系统的进程通信机构 (IPC) 允许在任意进程间大批量地交换数据。本实验的目的是了解和熟悉Linux支持的消息通讯机制及信息量机制。 实验内容与分析设计： （1）消息的创建，发送和接收。 ①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。 ②观察上面的程序，说明控制消息队列系统调用msgctl () 在此起什么作用？ （2）共享存储区的创建、附接和段接。 使用系统调用shmget(),shmat(),sgmdt(),shmctl(),编制一个与上述功能相同的程序。（3）比较上述（1），（2）两种消息通信机制中数据传输的时间。 实验步骤与调试过程： 1.消息的创建，发送和接收： (1)先后通过fork( )两个子进程，SERVER和CLIENT进行通信。 (2)在SERVER端建立一个Key为75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”。 (3)CLIENT端使用Key为75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，既是 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。 2.共享存储区的创建,附接和断接： (1)先后通过fork( )两个子进程，SERVER和CLIENT进行通信。 (2)SERVER端建立一个KEY为75的共享区,并将第一个字节置为-1。作为数据空的标志.等待其他进程发来的消息.当该字节的值发生变化时,表示收到了该消息,进行处理.然后再次把它的值设为-1.如果遇到的值为0,则视为结束信号,取消该队列,并退出SERVER.SERVER 每接收到一次数据后显示”(server)received”. (3)CLIENT端建立一个为75的共享区,当共享取得第一个字节为-1时, Server端空闲,可发送请求. CLIENT 随即填入9到0.期间等待Server端再次空闲.进行完这些操作后, CLIENT退出. CLIENT每发送一次数据后显示”(client)sent”. (4)父进程在SERVER和CLIENT均退出后结束。 实验结果： 1．消息的创建，发送和接收： 由 Client 发送两条消息，然后Server接收一条消息。此后Client Server交替发送和接收消息。最后一次接收两条消息。Client 和Server 分别发送和接收了10条消息。message 的传送和控制并不保证完全同步,当一个程序不再激活状态的时候,它完全可能继续睡眠,造成上面现象。在多次send message 后才 receive message.这一点有助于理解消息转送的实现机理。 浙工大过程控制实验报告 202103120423徐天宇过程控制系统实验报告 实验一：系统认识及对象特性测试 一实验目的 1了解实验装置结构和组成及组态软件的组成使用。 2 熟悉智能仪表的使用及实验装置和软件的操作。 3熟悉单容液位过程的数学模型及阶跃响应曲线的实验方法。 4学会有实际测的得单容液位过程的阶跃响应曲线，用相关的方法分别确定它们的参数，辨识过程的数学模型。二实验内容 1 熟悉用MCGS组态的智能仪表过程控制系统。 2 用阶跃响应曲线测定单容液位过程的数学模型。三实验设备 1 AE2000B型过程控制实验装置。 2 计算机，万用表各一台。 3 RS232-485转换器1只，串口线1根，实验连接线若干。四实验原理 如图1-1所示，设水箱的进水量为Q1，出水量为Q2，水箱的液面高度为h，出水阀V2固定于某一开度值。根据物料动态平衡的关系，求得： 在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得： 式中，T为水箱的时间常数（注意：阀V2的开度大小会影响到水箱的时间常数），T=R2*C，K=R2为单容对象的放大倍数， R1、R2分别为V1、V2阀的液阻，C 为水箱的容量系数。 阶跃响应曲线法是指通过调节过程的调节阀，使过程的控制输入产生一个阶跃变化，将被控量随时间变化的阶跃响应曲线记录下来，再根据测试记录的响应曲线求取输入输出之间的数学模型。本实验中输入为电动调节阀的开度给定值OP，通过改变电动调节阀的开度给定单容过程以阶跃变化的信号，输出为上水箱的液位高度h。电动调节阀的开度op通过组态软件界面有计算机传给智能仪表，有智能仪表输出范围为：0~100%。水箱液位高度有由传感变送器检测转换为4~20mA的标准信号，在经过智能仪表将该信号上传到计算机的组态中，由组态直接换算成高度值，在计算机窗口中显示。因此，单容液位被控对象的传递函数，是包含了由执行结构到检测装置的所有液位单回路物理关系模型有上述机理建模可知，单容液位过程是带有时滞性的一阶惯性环节，电动调节阀的开度op，近似看成与流量Q1成正比，当电动调节阀的开度op为一常量作为阶跃信号时，该单容液位过程的阶跃响应为 需要说明的是表达式（2-3）是初始量为零的情况，如果是在一个稳定的过程下进行的阶跃响应，即输入量是在原来的基础上叠加上op的变化，则输出表达式是对应原来输出值得基础上的增 实验一进程管理 一、目的 进程调度是处理机管理的核心内容。本实验要求编写和调试一个简单的进程调度程序。通过本实验加深理解有关进程控制块、进程队列的概念，并体会和了解进程调度算法的具体实施办法。 二、实验内容及要求 1、设计进程控制块PCB的结构（PCB结构通常包括以下信息：进程名（进程ID）、进程优先数、轮转时间片、进程所占用的CPU时间、进程的状态、当前队列指针等。可根据实验的不同，PCB结构的内容可以作适当的增删）。为了便于处理，程序中的某进程运行时间以时间片为单位计算。各进程的轮转时间数以及进程需运行的时间片数的初始值均由用户给定。 2、系统资源(r1…r w),共有w类，每类数目为r1…r w。随机产生n进程P i(id,s(j,k)，t),0<=i<=n,0<=j<=m,0<=k<=dt为总运行时间，在运行过程中，会随机申请新的资源。 3、每个进程可有三个状态（即就绪状态W、运行状态R、等待或阻塞状态B），并假设初始状态为就绪状态。建立进程就绪队列。 4、编制进程调度算法：时间片轮转调度算法 本程序用该算法对n个进程进行调度，进程每执行一次，CPU时间片数加1，进程还需要的时间片数减1。在调度算法中，采用固定时间片（即：每执行一次进程，该进程的执行时间片数为已执行了1个单位），这时，CPU时间片数加1，进程还需要的时间片数减1，并排列到就绪队列的尾上。 三、实验环境 操作系统环境：Windows系统。 编程语言：C#。 四、实验思路和设计 1、程序流程图 2、主要程序代码 //PCB结构体 struct pcb { public int id; //进程ID public int ra; //所需资源A的数量 public int rb; //所需资源B的数量 public int rc; //所需资源C的数量 public int ntime; //所需的时间片个数 public int rtime; //已经运行的时间片个数 public char state; //进程状态，W（等待）、R（运行）、B（阻塞） //public int next; } ArrayList hready = new ArrayList(); ArrayList hblock = new ArrayList(); Random random = new Random(); //ArrayList p = new ArrayList(); int m, n, r, a,a1, b,b1, c,c1, h = 0, i = 1, time1Inteval;//m为要模拟的进程个数，n为初始化进程个数 //r为可随机产生的进程数（r=m-n） //a，b，c分别为A，B，C三类资源的总量 //i为进城计数，i=1…n //h为运行的时间片次数，time1Inteval为时间片大小（毫秒） //对进程进行初始化，建立就绪数组、阻塞数组。 public void input()//对进程进行初始化，建立就绪队列、阻塞队列 { m = int.Parse(textBox4.Text); n = int.Parse(textBox5.Text); a = int.Parse(textBox6.Text); b = int.Parse(textBox7.Text); c = int.Parse(textBox8.Text); a1 = a; b1 = b; c1 = c; r = m - n; time1Inteval = int.Parse(textBox9.Text); timer1.Interval = time1Inteval; for (i = 1; i <= n; i++) { pcb jincheng = new pcb(); jincheng.id = i; jincheng.ra = (random.Next(a) + 1); jincheng.rb = (random.Next(b) + 1); jincheng.rc = (random.Next(c) + 1); jincheng.ntime = (random.Next(1, 5)); jincheng.rtime = 0; 实验三进程的同步 一、实验目的 1、了解进程同步和互斥的概念及实现方法； 2、更深一步的了解fork()的系统调用方式。 二、实验内容 1、预习操作系统进程同步的概念及实现方法。 2、编写一段源程序，用系统调用fork()创建两个子进程，当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示字符“a”；子进程分别显示字符“b”和字符“c”。程序的输出是什么？分析原因。 3、阅读模拟火车站售票系统和实现进程的管道通信源代码，查阅有关进程创建、进程互斥、进程同步的系统功能调用或API，简要解释例程中用到的系统功能或API的用法，并编辑、编译、运行程序，记录程序的运行结果，尝试给出合理的解释。 4、（选做）修改问题2的代码，使得父子按顺序显示字符“a”；“b”、“c”编辑、编译、运行。记录程序运行结果。 三、设计思想 1、程序框架 （1）创建两个子进程：（2）售票系统： （3）管道通信： 先创建子进程，然后对内容加锁，将输出语句存入缓存，并让子进程自己进入睡眠，等待别的进程将其唤醒，最后解锁；第二个子进程也执行这样的过程。父进程等待子进程后读内容并输出。 （4）修改程序（1）：在子进程的输出语句前加上sleep()语句，即等待父进程执行完以后再输出。 2、用到的文件系统调用函数 （1）创建两个子进程：fork() （2）售票系统：DWORD WINAPI Fun1Proc(LPVOID lpPartameter); CreateThread(NULL,0,Fun1Proc,NULL,0,NULL); CloseHandle(hThread1); (HANDLE)CreateMutex(NULL,FALSE,NULL); Sleep(4000)（sleep调用进程进入睡眠状态(封锁), 直到被唤醒）; WaitForSingleObject(hMutex,INFINITE); ReleaseMutex(hMutex); （3）管道通信：pipe(fd)，fd: int fd[2]，其中: fd[0] 、fd[1]文件描述符（读、写）; lockf( fd，function，byte)（fd: 文件描述符；function: 1: 锁定 0:解锁；byte: 锁定的字节数，0: 从当前位置到文件尾）; write(fd，buf，byte)、read(fd，buf，byte) （fd: 文件描述符；buf : 信息传送的源（目标）地址；byte: 传送的字节数）; sleep(5); exit(0); read(fd[0]，s，50) （4）修改程序（1）：fork(); sleep(); 四、调试过程 1、测试数据设计 （1）创建两个子进程： 《过程控制实验》 实验报告 第一章、过程控制实验装置的认识 一、过程控制实验的基本内容及概述 本次过程控制实验主要是对实验室的水箱水位进行控制。水箱液位控制系统是一个简单控制系统，所谓简单液位控制系统通常是指由一个被控对象、一个检测变送单元（检测元件及变送器）、以个控制器和一个执行器（控制阀）所组成的单闭环负反馈控制系统，也称为单回路控制系统。 简单控制系统有着共同的特征，它们均有四个基本环节组成，即被控对象、测量变送装置、控制器和执行器。 图1-1 水箱液位控制系统的原理框图 这是单回路水箱液位控制系统，单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。本系统所要保持的恒定参数是液位的给定高度，即控制的任务是控制水箱液位等于给定值所要求的高度。 二、主要设备 1）水路装置的认识 过程控制实验用的水路装置图如下 图1-2 水路图 由水路装置图我们看到，装置主要有水箱，交流电动泵，热炉，管道，电动阀，电磁阀，流量计，液位传感器，温度传感器组成，可以构成一个完整的过程控制实验平台。从上图我们可以看出，装置主要分为两大部分，第一水路，管道，热炉，水箱等等物理对象，第二是传感器，执行机构等等的控制部分的装置。 实验装置具体介绍如下： b)电气连接图 由电气装置的图我们可以看到，所有的电器连接都在这里，主要是一些传感器信号，电动驱动信号，用于电动装置的驱动。 见附件 c）操作面板图： 从操作面板上我们可以看到主要是由四个表，由P909构成，用于测量控制压力、流量、液位、温度的测量以及控制，PV代表反馈测量，外给定可以用于串级控制，OUT用于输出信号，以上接口均使用4-20mA标准 见附件 第二、三章、实验系统的认知（包括力控软件，P909，实验装置） a）力控软件的安装 首先使用光盘里的Setup.exe安装力控软件的主题部分，然后将IO Servers文件夹拷到力控软件的安装目录下，安装IO Servers驱动 然后打开力控软件，寻找到力控软件的目录，点击开发模式，然后找到COM设置的部分，如图 实验一进程管理 1．实验目的： （1）加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别； （2）进一步认识并发执行的实质； （3）分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法； （4）了解Linux系统中进程通信的基本原理。 2．实验预备内容 （1）阅读Linux的sched.h源码文件，加深对进程管理概念的理解； （2）阅读Linux的fork()源码文件，分析进程的创建过程。 3．实验内容 （1）进程的创建： 编写一段程序，使用系统调用fork() 创建两个子进程。当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示字符“a”，子进程分别显示字符“b”和“c”。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。 源代码如下： #include else{ pid2 = fork(); if(pid2<0){ fprintf(stderr,"childprocess1 failed"); exit(-1); } else if(pid2 == 0){ printf("c\n"); } else{ printf("a\n"); sleep(2); exit(0); } } return 0; } 结果如下： 分析原因： pid=fork(); 操作系统创建一个新的进程（子进程），并且在进程表中相应为它建立一个新的表项。新进程和原有进程的可执行程序是同一个程序；上下文和数据，绝大部分就是原进程（父进程）的拷贝，但它们是两个相互独立的进程！因此，这三个进程哪个先执行，哪个后执行，完全取决于操作系统的调度，没有固定的顺序。 （2）进程的控制 修改已经编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，再观察程序执行时屏幕上出现的现象，并分析原因。 将父进程的输出改为father process completed 2/11 实验二进程的创建 一、实验目的 熟悉进程的创建过程，了解系统调用函数fork() 和execl()。 二、实验内容 1、阅读实例代码fork1，并编辑、编译、运行，记录程序的运行结果，尝试给出合理的解释，查阅有关资料，掌握系统调用fork( )的用法，返回值的意义。 2、阅读实例代码fork2，并编辑、编译、运行，记录程序的运行结果，尝试给出合理的解释，查阅有关资料，掌握在程序中运行一个操作系统命令和运行一个程序的方法。 3、修改fork2，使之能把运行的命令和程序作为参数传给fork2。 三、设计思想 1、程序框架 pid = - 1 pid = 0 pid > 0 2、用到的文件系统调用函数 fork() 和execl() 四、调试过程 1、测试数据设计（1）fork1 命名程序1： 编写程序1： 编译程序1： (2)fork2 编写程序2： (3)修改fork2 编写修改程序2： 修改后的运行结果： 2、测试结果分析 （1）对于程序1：因为系统调用fork()函数是一次调用两次返回值，而且先生成子进程还是父进程是不确定的，所以第一次执行生成子进程的时候返回的pid = 0，判断pid!=-1，所以输出了I’m the child. I’m the parent. 第二次，执行父进程的 时候，返回的是子进程的进程号pid > 0，即pid的值仍然不为-1，所以又输出了一次I’m the child. I’m the parent。 （2）对于程序2：第一次调用fork()函数时，由于执行的是子进程还是父进程是随机的，所以第一次对父进程返回的是子进程的进程号（大于0），即pid > 0，所以输出I’m the parent. Program end. 当第二次执行子进程时返回值是0，即pid = 0，所以输出I’m the child. 并调用了execl()函数，查看了指定路径中的文件。（3）对于修改后的程序2：改变了系统调用execl()中参数的文件路径和可执行文件名，即可在程序中执行另一个程序（但要注意可执行文件名是123）。 五、总结 1、调试过程中遇到的主要问题及解决过程 运行程序2的时候如果不加execl()函数的头文件<>会提示警告，而且因为execl()的第三个参数是字符型指针数组，所以要强制转换成指针型，即写成(char*)0 才行。 2、体会和收获 通过这次实验我进一步熟悉了linux系统，也学会了进程的创建过程和返回值的意义。同时学会了一个新的系统调用函数execl()及其头文件和参数类型。也学会了在编写完程序之后，不仅可以用:wq 保存并退出，也可以用快捷键shift + zz。 六、附录：源程序代码（另附）操作系统实验报告--进程的创建
Linux进程间通信(2)实验报告
linux进程控制 实验报告
windows进程管理实验报告
操作系统进程创建及通信实验报告材料
进程管理实验报告
操作系统实验报告(进程的创建)(DOC)
进程管理实验报告
操作系统实验报告(进程的创建)
进程间通信实验报告
浙工大过程控制实验报告
操作系统实验报告--实验一--进程管理
进程同步实验报告
过程控制实验报告
操作系统-进程管理实验报告
进程创建实验报告