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实验五 进程间通信.docx
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2024-05-24
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实验五 进程间通信
UNIX/LINUX 系统的进程间通信机构允许在任意进程间大批量地交换数据。
实验目的
1、对理论课中学习的进程通信机制(IPC):信号、管道、消息队列做进一步
的理解,明确进程通信的原理;
2、加深理解进程通信所使用的各种方法的概念,认识进程通信机制的优点;
3、观察进程通信的过程,分析过程和原因,学习进程通信的方法。
实验内容
一、编写程序:用 fork( )创建两个子进程,再用系统调用 signal( )让父进程
捕捉键盘上来的中断信号(即按 ctrl+c 键);捕捉到中断信号后,父进程用系统
调用 kill( )向两个子进程发出信号,子进程捕捉到信号后分别输出下列信息后终
止:
Child process1 is killed!
Child process2 is killed!
父进程等待两个子进程终止后,输出如下的信息后终止:
Parent process is killed!
二、编写程序实现进程的管道通信。用系统调用 pipe( )建立一管道,二个子
进程 P1 和 P2 分别向管道各写一句话:
Child 1 is sending a message!
Child 2 is sending a message!
父进程从管道中读出二个来自子进程的信息并显示。
三、使用消息队列,实现具有下列功能两个进程:
进程 A 负责接受用户来自键盘的输入。
进程 B 负责实时输出用户由程序 A 接收的字符。
实验指导
一、信号机制通信
1、信号
1)信号的基本概念
每个信号都对应一个正整数常量(称为 signal number,即信号编号。定义在
系统头文件<signal.h>中),代表同一用户的诸进程之间传送事先约定的信息的类
型,用于通知某进程发生了某异常事件。每个进程在运行时,都要通过信号机制
来检查是否有信号到达。若有,便中断正在执行的程序,转向与该信号相对应的
处理程序,以完成对该事件的处理;处理结束后再返回到原来的断点继续执行。
实质上,信号机制是对中断机制的一种模拟,故在早期的 UNIX 版本中又把它称
为软中断。
信号与中断的相似点:
(1)采用了相同的异步通信方式;
(2)当检测出有信号或中断请求时,都暂停正在执行的程序而转去执行相
应的处理程序;
(3)都在处理完毕后返回到原来的断点;
(4)对信号或中断都可进行屏蔽。
信号与中断的区别:
(1)中断有优先级,而信号没有优先级,所有的信号都是平等的;
(2)信号处理程序是在用户态下运行的,而中断处理程序是在核心态下运
行;
(3)中断响应是及时的,而信号响应通常都有较大的时间延迟。
信号机制具有以下三方面的功能:
(1)发送信号。发送信号的程序用系统调用 kill( )实现;
(2)预置对信号的处理方式。接收信号的程序用 signal( )来实现对处理方式
的预置;
(3)收受信号的进程按事先的规定完成对相应事件的处理。
2、信号的发送
信号的发送,是指由发送进程把信号送到指定进程的信号域的某一位上。如
果目标进程正在一个可被中断的优先级上睡眠,核心便将它唤醒,发送进程就此
结束。一个进程可能在其信号域中有多个位被置位,代表有多种类型的信号到达,
但对于一类信号,进程却只能记住其中的某一个。
进程用 kill( )向一个进程或一组进程发送一个信号。
3、对信号的处理
当一个进程要进入或退出一个低优先级睡眠状态时,或一个进程即将从核心
态返回用户态时,核心都要检查该进程是否已收到软中断。当进程处于核心态时,
即使收到软中断也不予理睬;只有当它返回到用户态后,才处理软中断信号。对
软中断信号的处理分三种情况进行:
(1)如果进程收到的软中断是一个已决定要忽略的信号(function=1),进
程不做任何处理便立即返回;
(2)进程收到软中断后便退出(function=0);
(3)执行用户设置的软中断处理程序。
4、所涉及的系统调用
1)kill( )
系统调用格式
int kill(pid,sig)
参数定义
int pid,sig;
其中,pid 是一个或一组进程的标识符,参数 sig 是要发送的软中断信号值。
(1)pid>0 时,核心将信号发送给进程 pid。
(2)pid=0 时,核心将信号发送给与发送进程同组的所有进程。
(3)pid=-1 时,核心将信号发送给系统所有的进程。
2)signal( )
预置对信号的处理方式,允许调用进程控制软中断信号。
系统调用格式
signal(sig,function)
头文件为
#include <signal.h>
参数定义
signal(sig,function)
int sig;
void (*func) ( )
其中 sig 用于指定信号的类型,sig 为 0 则表示没有收到任何信号,余者如下
表:
值
名 字
说 明
01
SIGHUP
挂起(hangup)
02
SIGINT
中断,当用户从键盘按^c(即 ctrl+c)键或^break 键时
03
SIGQUIT
退出,当用户从键盘按 ctrl+\键时
04
SIGILL
非法指令
05
SIGTRAP
跟踪陷阱(trace trap),启动进程,跟踪代码的执行
06
SIGIOT
IOT 指令
07
SIGEMT
EMT 指令
08
SIGFPE
浮点运算溢出
09
SIGKILL
杀死、终止进程
10
SIGBUS
总线错误
11
SIGSEGV
段违例(segmentation violation),进程试图去访问其虚地址空间
以外的位置
12
SIGSYS
系统调用中参数错,如系统调用号非法
13
SIGPIPE
向某个非读管道中写入数据
14
SIGALRM
闹钟。当某进程希望在某时间后接收信号时发此信号
15
SIGTERM
软件终止(software termination)
16
SIGUSR1
用户自定义信号 1
17
SIGUSR2
用户自定义信号 2
18
SIGCLD
某个子进程死
19
SIGPWR
电源故障
function:在该进程中的一个函数地址。
function 的解释如下:
(1)function=1 时,进程对 sig 类信号不予理睬,亦即屏蔽了该类信号;
(2)function=0 时,缺省值,进程在收到 sig 信号后应终止自己;
(3)function 为非 0,非 1 类整数时,function 的值即作为信号处理程序的
指针。
5、参考流程图及程序代码
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jimmyseaisrio
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