操作系统作业二进程和进程通信.pdf

在提供的文件内容中，我们可以识别出与操作系统相关的一些关键知识点。文件描述了进程的创建和管理、进程通信机制以及信号处理等概念。下面，我将详细解释这些知识点。 ### 进程的创建与管理 在C语言的程序中，使用`fork()`函数可以创建一个新的进程，这个新进程是调用进程的一个副本，被称为子进程。`fork()`调用之后，父进程和子进程继续执行，但它们有各自的地址空间，父进程获得子进程的PID（进程标识符）。 子进程使用返回的PID来判断自己是否是通过`fork()`创建的。如果`fork()`返回值为0，则表示当前执行的是子进程；如果返回值为子进程的PID，则表示执行的是父进程。 在子进程中执行的代码被父进程复制过来，但是子进程拥有自己的数据空间、堆和栈，它们是父进程对应部分的副本。父进程可以通过`wait()`函数等待子进程结束，并且获取子进程的退出状态。 ### 信号处理 信号是进程间通信的一种形式。操作系统使用信号向进程发送通知，告诉进程发生了某个事件。例如，`SIGUSR1`是一个可以由用户自定义的信号。 在文件内容中，`signal()`函数用于设置对`SIGUSR1`信号的处理函数`func`。当进程接收到`SIGUSR1`信号时，就会调用`func()`函数。在`func()`函数中，执行了一个系统命令`system("date")`，该命令用于在控制台输出当前的日期和时间。 ### 进程通信 进程通信指的是进程之间交换信息或数据的机制。文件中提到了三种主要的进程通信技术：管道（pipe）、消息队列（message queue）和信号量（semaphore）。 #### 管道通信 管道是UNIX系统中一种传统的进程间通信方式。管道允许一个进程和另一个进程通信，数据以流的形式单向传输。在UNIX/Linux系统中，使用管道可以实现进程间的数据传递。 #### 消息队列通信 消息队列是一种比管道更高级的进程间通信机制。它允许一个或多个进程向它写入消息，另一个或多个进程读取队列中的消息。消息队列是消息的链接列表，存储在操作系统内存中，由消息队列标识符进行访问。 文件内容中展示了如何使用`msgget()`创建消息队列，`msgsnd()`发送消息以及`msgrcv()`接收消息。`msgget()`函数用于获取消息队列的ID，`msgsnd()`函数用于向消息队列发送消息，而`msgrcv()`函数用于从消息队列中读取消息。 #### 信号量通信 信号量是一种用于提供不同进程或线程间的同步手段，它不是用于传输数据，而是用于控制访问共享资源的进程数量，实现进程间或线程间的同步。信号量通常用于实现互斥和同步。 文件内容中定义了一个信号量操作函数`semcall()`，它使用`semop()`函数进行信号量操作。`semop()`函数需要三个参数：信号量集标识符、操作数组以及操作数组中的操作数目。操作数组是一个`sembuf`结构的数组，每个`sembuf`包含了信号量集合中的一个信号量的偏移量、操作值以及操作标志。 ### 总结 本文档内容涉及了操作系统中进程管理与进程间通信的基本知识，包括进程的创建与销毁、信号处理机制以及使用消息队列和信号量进行进程间的通信。这些机制对于理解操作系统如何支持多任务处理和进程协同工作至关重要。在实际应用中，合理运用这些机制能够有效提高程序的性能和效率。