操作系统作业2 进程和进程通信
实验二进程和进程通信
实验报告
（一）实验目的
?通过使用进程和进程通信方面的系统调用的，加深理解有关进程方面的基本概念。
通过实验对进程有进一步的感性认识，掌握系统V的IPC机制。
（二）实验题目
?1．设计一个程序，创建一个子进程，使父子进程合作，协调地完成某一功能。要
求在该程序中还要使用进程的睡眠、进程图象改换、父进程等待子进程终止、信号的设置与传送（包括信号处理程序）、子进程的终止等有关进程的系统调用。
?2．利用UNIX的消息通信机制、共享内存机制（要用信号灯实施进程间的同步和
互斥）实现两个进程间的数据通信。具体的通信数据可从一个文件读出，接收方进程可将收到的数据写入一个新文件，以便能判断数据传送的正确性（对文件操不熟悉的同学可不必通过读写文件，只要键盘输入和输出至屏幕进行比较即可）。（蓝字部分对一般同学不作要求）
（三）实验报告要求
?要求在实验室当场调试完成，经老师检查通过，登记，实验报告可免做。
?对于因特殊情况，不能到实验室上机的同学，可在自己的Linux机器上机，但要求
写实验报告，包括题目、数据结构的说明，画出程序框图，在源程序中加入注释，说明程序的测试方法和测试结果，以及实验总结或体会。
?在实验报告中要有一幅Linux系统运行的截图，截图中要注释实验者的姓名或学号。
实验报告不要做压缩文件。
?为了截图，可以建立以学号为用户名的帐号，或在命令行中输入姓名或学号（会显
示出错，没有关系），或在程序加入注释，再对其截图。
?至少要完成一道实验题。
一、运行程序
（一）、数据结构说明和程序框图
1、数据结构说明
main()函数：子进程的创建都是在main()函数里面；
signalfun(),是信号SIGUSR1对应的处理函数；
writetofile函数，是对一个文件写如一定的内容的函数；
readfromfile,是从一个文件里面读取内容的函数。
2、程序框图如下：
（二）、源程序
1、父子进程程序
#include
#include
main()
{
int pid,status = 1;
void func();
signal(SIGUSR1,func); /* 预置信号处理程序,将SIGUSR1设置为func函数的功能*/
while ((pid=fork( ))==-1);
if (pid) { /* 父进程*/
printf("It is the parent process.\n");
printf("Parent: will send signal.\n");
kill(pid,SIGUSR1); /* 发送信号,即发送执行func函数的信息*/ pid = wait(&status); /* 父进程等待子进程终止*/
printf("Child process %d,status=%d \n",pid,status);
}
else { /* 子进程*/
sleep (2); /* 等待接受信号*/
printf("It is the child process.\n");
printf("Child：signal is received.\n");
execvp ("pwd",(char*)0); /* 映像改换,显示当前工作区,exevcp不用给出具体路径,(char*)0指向pwd命令*/
printf("execl error.\n"); /* 映像改换失败*/
exit(2);
}
printf ("Parent process finish. \n");
}
void func ()
{
system("date");
}
2、消息通信机制
/* msgcom.h */
#include
#include
#include
#include
#define MSGKEY 5678
struct msgtype{
long mtype;
int text;
};
#include "msgcom.h"
main()
{ /* 请求进程*/
struct msgtype buf;
int qid,pid;
qid=msgget(MSGKEY,IPC_CREAT|0666); /* MSGKEY为约定的消息队列关键字,访问控制权限为0666 */
buf.mtype=1; /* 请求进程发送消息标识为1 */
buf.text=pid=getpid(); /* 请求进程发送消息内容为进程标识*/
msgsnd(qid,&buf,sizeof(buf.text), IPC_NOWAIT|04000); /* 发送消息正文长度为buf的大小*/
msgrcv(qid,&buf,512,pid,MSG_NOERROR); /* 指定接收mtype=pid的信息，即请求进程发送给服务器处理后的信息*/
printf("Request received a massags from server, type is: %d\n",buf.mtype);
}
#include "msgcom.h"
main()
{ /* 服务器进程*/
struct msgtype buf;
int qid;
if((qid=msgget(MSGKEY,IPC_CREAT|0666))== -1)
return(-1); /* 出错处理*/
while(1){
msgrcv(qid,&buf,512,1,MSG_NOERROR); /* 接收所有请求进程发送的消息*/
printf("Server receive a request from process %d\n",buf.text);
buf.mtype=buf.text; /* 将请求进程的标识数作为mtype的值，以便于请求进程识别*/
msgsnd(qid,&buf,sizeof(int),IPC_NOW AIT|04000); /* 将消息发送给请求进程*/ }
}
3、共享内存机制
#include
#include
#include
#include
#include
#define SHMKEY 18001 /* 共享内存关键字*/
#define SHMKEY2 18002
#define SIZE 1024 /* 共享内存长度*/
#define SEMKEY1 19001 /* 信号灯组1关键字*/
#define SEMKEY2 19002 /* 信号灯组2关键字*/
#define SEMKEY3 19003 /* 信号灯组3关键字*/
static void semcall(sid,op)
int sid,op;
{
struct sembuf sb;
sb.sem_num = 0; /* 信号灯编号0 */
sb.sem_op = op; /* 信号灯操作数加1或减1 */
sb.sem_flg = 0; /* 操作标志*/
if(semop(sid,&sb,1) == -1)
perror("semop"); /* 出错处理*/
};
int creatsem(key) /* 信号灯组创建及初始化程序*/
key_t key;
{
int sid;
union semun { /* 如sem.h中已定义，则省略*/
int val;
struct semid_ds *buf;
ushort *array;
} arg;
if((sid=semget(key,1,0666|IPC_CREAT))==-1) /* 创建1个关键字为1的信号灯组,访问控制权限为0666 */
perror("semget"); /* 出错处理*/
arg.val=1; /* 初值为1 */
if(semctl(sid,0,SETV AL,arg)==-1) /* 将信号灯组的第一个信号灯的初值置1 */
perror("semctl"); /* 出错处理*/
return(sid);
}
void P(sid)
int sid;
{
semcall(sid,-1); /*对关键字为sid信号灯组值减1，相当于wait */
}
void V(sid)
int sid;
{
semcall(sid,1); /*对关键字为sid信号灯组值加1，相当于signal */
}
main()
{
char *segaddr,*segaddr2;
int segid,segid2,sid1,sid2,sid3;
if((segid=shmget(SHMKEY,SIZE,IPC_CREAT|0666))==-1) /* 创建共享内存段*/ perror("shmget"); /* 出错处理*/
if((segid2=shmget(SHMKEY2,SIZE,IPC_CREA T|0666))==-1) /* 创建共享内存段2 */ perror("shmget"); /* 出错处理*/
segaddr=shmat(segid,0,0); /* 将共享内存映射到进程数据空间*/
segaddr2=shmat(segid2,0,0); /* 将共享内存2映射到进程数据空间*/
sid1=creatsem(SEMKEY1); /* 创建三个信号灯，初值为1 */
sid2=creatsem(SEMKEY2);
sid3=creatsem(SEMKEY3);
P(sid2); /* 置信号灯2值为0，表示缓冲区1空*/
P(sid3); /* 置信号灯3值为0，表示缓冲区2空*/
if(!fork()){
if(!fork()){
while(1){ /* 子进程的子进程，接收和输出*/
P(sid3);
printf("Received from Parent: %s\n",segaddr2);
printf("Received from Grandparent: %s\n",segaddr);
V(sid1);
}
}
while(1){ /* 子进程，输入和存储*/
P(sid2);
scanf("%s",segaddr2);
V(sid3);
}
}
while(1) { /* 父进程，输入和存储*/
P(sid1);
scanf("%s",segaddr);
V(sid2);
}
}
(三) 测试方法：
黑箱测试法
二、测试结果
1、父子进程通信
2、消息通信1)请求进程
2)服务器进程
3、共享内存
三、实验总结或体会
进程间的通信的方法有很多种，可以通过管道、消息、信号、共享内存等等一些方法，来实现进程的协作，从而实现计算机间的协作，进而完成复杂的任务。而且对于这些方法，只有通过实践应用过，才能够有更深刻的理解，才能更好的掌握这些方法并加以利用。
操作系统实验-进程控制
实验一、进程控制实验 1.1 实验目的 加深对于进程并发执行概念的理解。实践并发进程的创建和控制方法。观察和体验进程的动态特性。进一步理解进程生命期期间创建、变换、撤销状态变换的过程。掌握进程控制的方法，了解父子进程间的控制和协作关系。练习Linux 系统中进程创建与控制有关的系统调用的编程和调试技术。 1.2 实验说明 1）与进程创建、执行有关的系统调用说明进程可以通过系统调用fork()创建子进程并和其子进程并发执行.子进程初始的执行映像是父进程的一个复本.子进程可以通过exec()系统调用族装入一个新的执行程序。父进程可以使用wait()或waitpid()系统调用等待子进程的结束并负责收集和清理子进程的退出状态。 fork()系统调用语法: #include
Exec 执行成功后将用一个新的程序代替原进程，但进程号不变，它绝不会再返回到调用进程了。如果exec 调用失败，它会返回-1。 wait() 系统调用语法: #include
Windows进程间各种通信方式浅谈
Windows进程间各种通信方式浅谈 1、Windows进程间通信的各种方法 进程是装入内存并准备执行的程序，每个进程都有私有的虚拟地址空间，由代码、数据以及它可利用的系统资源(如文件、管道等)组成。 多进程/多线程是Windows操作系统的一个基本特征。Microsoft Win32应用编程接口(Application Programming Interface, API) 提供了大量支持应用程序间数据共享和交换的机制，这些机制行使的活动称为进程间通信(InterProcess Communication, IPC)，进程通信就是指不同进程间进行数据共享和数据交换。 正因为使用Win32 API进行进程通信方式有多种，如何选择恰当的通信方式就成为应用开发中的一个重要问题， 下面本文将对Win32中进程通信的几种方法加以分析和比较。 2、进程通信方法 2.1 文件映射 文件映射(Memory-Mapped Files)能使进程把文件内容当作进程地址区间一块内存那样来对待。因此，进程不必使用文件I/O操作，只需简单的指针操作就可读取和修改文件的内容。 Win32 API允许多个进程访问同一文件映射对象，各个进程在它自己的地址空间里接收内存的指针。通过使用这些指针，不同进程就可以读或修改文件的内容，实现了对文件中数据的共享。 应用程序有三种方法来使多个进程共享一个文件映射对象。 (1)继承：第一个进程建立文件映射对象，它的子进程继承该对象的句柄。 (2)命名文件映射：第一个进程在建立文件映射对象时可以给该对象指定一个名字(可与文件名不同)。第二个进程可通过这个名字打开此文件映射对象。另外，第一个进程也可以通过一些其它IPC机制(有名管道、邮件槽等)把名字传给第二个进程。 (3)句柄复制：第一个进程建立文件映射对象，然后通过其它IPC机制(有名管道、
操作系统进程通信练习及答案
进程同步与通信练习题 （一）单项选择题 1?临界区是指（）。A?并发进程中用于实现进程互斥的程序段 B ?并发进程中用于实现进程同步的程序段C?并发进程中用户实现进程通信的程序段D?并发进程中与共享变量有关的程序段 2?相关临界区是指（）°A. —个独占资源B ?并发进程中与共享变量有关的程序段 c ?一 个共享资源 D ?并发进程中涉及相同变量的那些程序段 3?管理若干进程共享某一资源的相关临界区应满足三个要求，其中（）不考虑。A 一个进 程可以抢占己分配给另一进程的资源B?任何进程不应该无限地逗留在它的临界区中 c ? 一次最多让一个进程在临界区执行 D ．不能强迫一个进程无限地等待进入它的临界区 4、（）是只能由P和v操作所改变的整型变量。A共享变量B ?锁c整型信号量 D ?记录型信号量 5.对于整型信号量，在执行一次P操作时，信号量的值应（）。 A .不变B.加1 C减 I D ．减指定数值 6?在执行v操作时，当信号量的值（）时，应释放一个等待该信号量的进程。A>0 B.<0 c.>=0 D.<=0 操作必须在屏蔽中断下执行，这种不可变中断的过程称为（）。A初始化程序B ?原语c ?子 程序 D 控制模块 &进程间的互斥与同步分别表示了各进程间的（）。A ?竞争与协作 B .相互独立与相 互制约 c ．不同状态 D ．动态性与并发性 9并发进程在访问共享资源时的基本关系为（）。A ?相互独立与有交往的 B ?互斥与同步 c 并行执行与资源共享 D 信息传递与信息缓冲 10在进程通信中，（）常用信件交换信息。 A 低级通信 B 高级通信 c 消息通信 D 管道通信II?在间接通信时，用send（N , M）原语发送信件，其中N表示（）。A.发送信件的进程名 B 接收信件的进程名 C 信箱名 D 信件内容 12?下列对线程的描述中，（）是错误的。A不同的线程可执行相同的程序 B ?线程是资 源分配单位 c 线程是调度和执行单位 D 同一进程中的线程可共享该进程的主存空间 13?实现进程互斥时，用（）对应，对同一个信号量调用Pv操作实现互斥。A ? 一个信号量与一个临界区 B 一个信号量与—个相关临界区 c 一个信号量与一组相关临界区 D 一个信号量与一个消息14实现进程同步时，每一个消息与一个信号量对应，进程（）可把不同的消息发送出去。 A.在同一信号量上调用P操作B在不同信号量上调用P操作c ?在同一信号量上调用v 操作D ?在不同信号量上调用v操作 （二）填空题 1 目前使用的计算机的基本特点是处理器___________ 执行指令。2进程的______ 是指进程在顺 序处理器上的执行是按顺序进行的。 3 当一个进程独占处理器顺序执行时，具有_______________ 和_____ 两个特性。 4 进程的封闭性是指进程的执行结果只取决于___________ ，不受外界影响。5进程的可再现性是指当进程再次重复执行时，必定获得__________ 的结果。 6 一个进程的工 作在没有全部完成之前，另一个进程就可以开始工作，则称这些进程为________ . 7 若系统中 存在一组可同时执行的进程，则就说该组进程具有 _________ 。8 如果—个进程的执行不影 响其他进程的执行，且与其他进程的进展情况无关，则说这些并发进程相互之间是______ 的。9如果一个进程的执行依赖其他进程的进展情况，则说这些并发进程相互之间是 __________ 10 有交往的并发进程一定_________ 某些资源。11 有交往的进程执行时可能产生与时间有 关的错误，造成不正确的因素与进程 _________ 、 _____ 和外界的影响有关。12 ．对 _______ 的使用不受限制，这是使有交往的并发进程执行时出现与时间有关的错误的根本原因。13 ．临界区是指并发进程中与 _____________ 有关的程序段。14 ．_______ 是指并发进程中涉及到相同变量
第二章-操作系统进程(练习题答案)
第二章进程管理 1.操作系统主要是对计算机系统全部 (1) 进行管理，以方便用户、提高计算机使 用效率的一种系统软件。它的主要功能有：处理机管理、存储管理、文件管理、 (2) 管 理和设备管理等。Windows和Unix是最常用的两类操作系统。前者是一个具有图形界面的 窗口式的 (3) 系统软件，后者是一个基本上采用 (4) 语言编制而成的 的系统软件。在 (5) 操作系统控制下，计算机能及时处理由过程控制反馈的信息 并作出响应。 供选答案： (1): A. 应用软件 B. 系统软硬件 C. 资源 D. 设备 (2): A. 数据 B. 作业 C. 中断 D. I/O (3): A. 分时 B. 多任务 C. 多用户 D. 实时 (4): A. PASCAL B. 宏 C. 汇编 D. C (5): A. 网络 B. 分时 C. 批处理 D. 实时 答案：CBBDD 2.操作系统是对计算机资源进行的 (1) 系统软件，是 (2) 的接口。 在处理机管理中，进程是一个重要的概念，它由程序块、 (3) 和数据块三部 分组成，它有3种基本状态，不可能发生的状态转换是 (4) 。 虚拟存储器的作用是允许程序直接访问比内存更大的地址空间，它通常使用 (5) 作为它的一个主要组成部分。 供选答案： (1): A. 输入和输出 B. 键盘操作 C. 管理和控制 D. 汇编和执行 (2): A. 软件和硬件 B. 主机和外设 C. 高级语言和机器语言 D. 用户和计算机 (3): A. 进程控制块 B. 作业控制块 C. 文件控制块 D. 设备控制块 (4): A. 运行态转换为就绪态 B. 就绪态转换为运行态 C. 运行态转换为等待态 D. 等待态转换为运行态 (5): A. 软盘 B. 硬盘 C. CDROM D. 寄存器 答案：CDADB 3.在计算机系统中，允许多个程序同时进入内存并运行，这种方法称为 D。 A. Spodling技术 B. 虚拟存储技术 C. 缓冲技术 D. 多道程序设计技术 4.分时系统追求的目标是 C。 A. 高吞吐率 B. 充分利用内存 C. 快速响应 D. 减少系统开销 5.引入多道程序的目的是 D。
进程同步与通信作业习题与答案
第三章 一．选择题(50题) 1.以下_B__操作系统中的技术是用来解决进程同步的。 A.管道 B.管程 C.通道 2.以下_B__不是操作系统的进程通信手段。 A.管道 B.原语 C.套接字 D.文件映射 3.如果有3个进程共享同一程序段，而且每次最多允许两个进程进入该程序段，则信号量的初值应设置为_B__。 4.设有4个进程共享一个资源，如果每次只允许一个进程使用该资源，则用P、V操作管理时信号量S的可能取值是_C__。 ,2,1,0，-1 ,1,0，-1，-2 C. 1,0，-1，-2，-3 ,3，2,1,0 5.下面有关进程的描述，是正确的__A__。 A.进程执行的相对速度不能由进程自己来控制 B.进程利用信号量的P、V 操作可以交换大量的信息 C.并发进程在访问共享资源时，不可能出现与时间有关的错误 、V操作不是原语操作 6.信号灯可以用来实现进程之间的_B__。 A.调度 B.同步与互斥 C.同步 D.互斥 7.对于两个并发进程都想进入临界区，设互斥信号量为S，若某时S=0，表示_B__。 A.没有进程进入临界区 B.有1个进程进入了临界区 C. 有2个进程进入了临界区 D. 有1个进程进入了临界区并且另一个进程正等待进入 8. 信箱通信是一种_B__方式 A.直接通信 B.间接通信 C.低级通信 D.信号量 9.以下关于临界区的说法，是正确的_C__。
A.对于临界区，最重要的是判断哪个进程先进入 B.若进程A已进入临界区，而进程B的优先级高于进程A，则进程B可以 打断进程A而自己进入临界区 C. 信号量的初值非负，在其上只能做PV操作 D.两个互斥进程在临界区内，对共享变量的操作是相同的 10. 并发是指_C__。 A.可平行执行的进程 B.可先后执行的进程 C.可同时执行的进程 D.不可中断的进程 11. 临界区是_C__。 A.一个缓冲区 B.一段数据区 C.一段程序 D.栈 12．进程在处理机上执行，它们的关系是_C__。 A.进程之间无关，系统是封闭的 B.进程之间相互依赖相互制约 C.进程之间可能有关，也可能无关 D.以上都不对 13. 在消息缓冲通信中，消息队列是一种__A__资源。 A.临界 B.共享 C.永久 D.可剥夺 14. 以下关于P、V操作的描述正确的是__D_。 A.机器指令 B. 系统调用 C.高级通信原语 D.低级通信原语 15.当对信号量进行V源语操作之后，_C__。 A.当S＜0，进程继续执行 B.当S＞0，要唤醒一个就绪进程 C. 当S＜＝ 0，要唤醒一个阻塞进程 D. 当S＜＝0，要唤醒一个就绪 16.对临界区的正确论述是__D_。 A.临界区是指进程中用于实现进程互斥的那段代码 B. 临界区是指进程中用于实现进程同步的那段代码 C. 临界区是指进程中用于实现进程通信的那段代码 D. 临界区是指进程中访问临界资源的那段代码 17. __A__不是进程之间的通信方式。 A.过程调用 B.消息传递 C.共享存储器 D.信箱通信 18. 同步是指进程之间逻辑上的__A__关系。
进程间通信的四种方式
一、剪贴板 1、基础知识 剪贴板实际上是系统维护管理的一块内存区域，当在一个进程中复制数据时，是将这个数据放到该块内存区域中，当在另一个进程中粘贴数据时，是从该内存区域中取出数据。 2、函数说明： (1)、BOOL OpenClipboard( ) CWnd类的OpenClipboard函数用于打开剪贴板。若打开剪贴板成功，则返回非0值。若其他程序或当前窗口已经打开了剪贴板，则该函数返回0值，表示打开失败。若某个程序已经打开了剪贴板，则其他应用程序将不能修改剪贴板，直到前者调用了CloseClipboard函数。 (2)、BOOL EmptyClipboard(void) EmptyClipboard函数将清空剪贴板，并释放剪贴板中数据的句柄，然后将剪贴板的所有权分配给当前打开剪贴板的窗口。 (3)、HANDLE SetClipboardData(UINT uFormat, HANDLE hMem) SetClipboardData函数是以指定的剪贴板格式向剪贴板上放置数据。uFormat指定剪贴板格式，这个格式可以是已注册的格式，或是任一种标准的剪贴板格式。CF_TEXT表示文本格式，表示每行数据以回车换行(0x0a0x0d)终止，空字符作为数据的结尾。hMem指定具有指定格式的数据的句柄。hMem参数可以是NULL，指示采用延迟提交技术，则该程序必须处理WM_RENDERFORMA T和WM_RENDERALLFORMATS消息。应用程序在调用SetClipboardData函数之后，就拥有了hMem参数所标识的数据对象，该应用程序可以读取该数据对象，但在应用程序调用CloseClipboard函数之前，它不能释放该对象的句柄，或者锁定这个句柄。若hMem标识了一个内存对象，那么这个对象必须是利用GMEM_MOVEABLE标志调用GlobalAlloc函数为其分配内存。 注意：调用SetClipboardData函数的程序必须是剪贴板的拥有者，且在这之前已经打开了剪贴板。 延迟提交技术：当一个提供数据的进程创建了剪贴板数据之后，直到其他进程获取剪贴板数据之前，这些数据都要占据内存空间。若在剪贴板上放置的数据过大，就会浪费内存空间，降低对资源的利用率。为了避免这种浪费，就可以采用延迟提交计数，也就是由数据提供进程先提供一个指定格式的空剪贴板数据块，即把SetClipboardData函数的hMem参数设置为NULL。当需要获取数据的进程想要从剪贴板上得到数据时，操作系统会向数据提供进程发送WM_RENDERFORMA T消息，而数据提供进程可以响应这个消息，并在此消息的响应函数中，再一次调用SetClipboardData函数，将实际的数据放到剪贴板上。当再次调用SetClipboardData函数时，就不再需要调用OpenClipboard函数，也不再需要调用EmptyClipboard函数。也就是说，为了提高资源利用率，避免浪费内存空间，可以采用延迟提交技术。第一次调用SetClipboardData函数时，将其hMem参数设置为NULL，在剪贴板上以指定的剪贴板格式放置一个空剪贴板数据块。然后直到有其他进程需要数据或自身进程需要终止运行时再次调用SetClipboardData函数，这时才真正提交数据。 (4)、HGLOBAL GlobalAlloc( UINT uFlags,SIZE_T dwBytes); GlobalAlloc函数从堆上分配指定数目的字节。uFlags是一个标记，用来指定分配内存的方式，uFlags为0，则该标记就是默认的GMEM_FIXED。dwBytes指定分配的字节数。
操作系统之进程(生产者_消费者)实验报告
操作系统实验报告 ——生产者和消费者问题 姓名：学号：班级： 一、实验内容 1、模拟操作系统中进程同步和互斥； 2、实现生产者和消费者问题的算法实现； 二、实验目的 1、熟悉临界资源、信号量及PV操作的定义与物理意义； 2、了解进程通信的方法； 3、掌握进程互斥与进程同步的相关知识； 4、掌握用信号量机制解决进程之间的同步与互斥问题； 5、实现生产者－消费者问题，深刻理解进程同步问题； 三、实验题目 在Windows操作系统下用C语言实现经典同步问题：生产者—消费者，具体要求如下： (1)一个大小为10的缓冲区，初始状态为空。 (2)2个生产者，随机等待一段时间，往缓冲区中添加数据，若 缓冲区已满，等待消费者取走数据之后再添加，重复10次。 (3)2个消费者，随机等待一段时间，从缓冲区中读取数据，若 缓冲区为空，等待生产者添加数据之后再读取，重复10次。 四、思想 本实验的主要目的是模拟操作系统中进程同步和互斥。在系统进程并发执行异步推进的过程中，由于资源共享和进程间合作而造成进程间相互制约。进程间的相互制约有两种不同的方式。 （1）间接制约。这是由于多个进程共享同一资源（如CPU、共享
输入/输出设备）而引起的，即共享资源的多个进程因系统协调使用资源而相互制约。 （2）直接制约。只是由于进程合作中各个进程为完成同一任务而造成的，即并发进程各自的执行结果互为对方的执行条件，从而限制各个进程的执行速度。 生产者和消费者是经典的进程同步问题，在这个问题中，生产者不断的向缓冲区中写入数据，而消费者则从缓冲区中读取数据。生产者进程和消费者对缓冲区的操作是互斥，即当前只能有一个进程对这个缓冲区进行操作，生产者进入操作缓冲区之前，先要看缓冲区是否已满，如果缓冲区已满，则它必须等待消费者进程将数据取出才能写入数据，同样的，消费者进程从缓冲区读取数据之前，也要判断缓冲区是否为空，如果为空，则必须等待生产者进程写入数据才能读取数据。 在本实验中，进程之间要进行通信来操作同一缓冲区。一般来说，进程间的通信根据通信内容可以划分为两种：即控制信息的传送与大批量数据传送。有时，也把进程间控制在本实验中，进程之间要进行通信来操作同一缓冲区。一般来说，进程间的通信根据通信内容可以划分为两种：即控制信息的传送与大批量数据传送。有时，也把进程间控制信息的交换称为低级通信，而把进程间大批量数据的交换称为高级通信。 目前，计算机系统中用得比较普遍的高级通信机制可分为3大类：共享存储器系统、消息传递系统及管道通信系统。 ?共享存储器系统 共享存储器系统为了传送大量数据，在存储器中划出一块共享存储区，诸进程可通过对共享存储区进行读数据或写数据以实现通信。
(完整版)操作系统第二章作业答案
第二章作业 1.操作系统中为什么要引入进程的概念？为了实现并发进程中的合作和协调，以及保证系统的安全，操作系统在进程管理方面要做哪些工作？ 答：为了从变化角度动态地分析研究可以并发执行的程序，真实的反应系统的独立性、并发性、动态性和相互制约，操作系统中不得不引入进程的概念。 为了防止操作系统及其关键的数据结构如：PCB等，受到用户程序破坏，将处理机分为核心态和用户态。对进程进行创建、撤销以及在某些进程状态之间的转换控制。 2.试描述当前正在运行的进程状态改变时，操作系统进行进程切换的步骤。答：分为两种情况： （1）：运行状态就绪状态：根据进程的自身的情况插入到就绪队列的适当位置，系统收回处理及转入进程调度程序重新进行调度。 （2）：运行状态→阻塞状态：系统会调用进程调度程序重新选择一个进程投入运行。 3.现代操作系统一般都提供多任务的环境，是回答以下问题。 为支持多进程的并发执行，系统必须建立哪些关于进程的数据结构？ 答：系统必须建立PCB。 为支持进程的状态变迁，系统至少应该供哪些进程控制原语？ 答：阻塞、唤醒、挂起和激活原语。 当进程的状态变迁时，相应的数据结构发生变化吗？ 答：会根据状态的变迁发生相应的变化。例如：将进程PCB中进程的状态从阻塞状态改为就绪状态，并将进程从阻塞队列摘下，投入到就绪队列中。 4.什么是进程控制块？从进程管理、中断处理、进程通信、文件管理、设备管理及存储管理的角度设计进程控制块应该包含的内容。 答：PCB：描述进程本身的特征、状态、调度信息以及对资源占有情况等的数据结构，是进程存在的唯一标识。 进程控制块所包含的内容： ①进程信息描述；②CPU信息状态；③进程调度信息；④进程控制和资源占用信息。 5.假设系统就绪队列中有10个进程，这10个进程轮换执行，每隔300ms轮换一次，CPU在进程切换时所花费的时间是10ms，试问系统化在进程切换上的开销占系统整个时间的比例是多少？ 解：P=(10*10)/[(300+10)*10]=3.2% 6.试述线程的特点及其与进程之间的关系。 答：线程的特点：是被独立分派和调度的基本单位。线程与进程的关系：线程是进程的一部分，是进程内的一个实体；一个进程可以有多个线程，但至少必须有一个线程。
进程间通信方式比较
进程间的通信方式： 1.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，有名管道除了具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信。 2.信号（signal）： 信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟，它是比较复杂的通信方式，用于通知进程有某事件发生，一个进程收到一个信号与处理器收到一个中断请求效果上可以说是一致得。 3.消息队列（message queue）： 消息队列是消息的链接表，它克服了上两种通信方式中信号量有限的缺点，具有写权限得进程可以按照一定得规则向消息队列中添加新信息；对消息队列有读权限得进程则可以从消息队列中读取信息。 消息缓冲通信技术是由Hansen首先提出的,其基本思想是:根据”生产者-消费者”原理,利用内存中公用消息缓冲区实现进程之间的信息交换. 内存中开辟了若干消息缓冲区,用以存放消息.每当一个进程向另一个进程发送消息时,便申请一个消息缓冲区,并把已准备好的消息送到缓冲区,然后把该消息缓冲区插入到接收进程的消息队列中,最后通知接收进程.接收进程收到发送里程发来的通知后,从本进程的消息队列中摘下一消息缓冲区,取出所需的信息,然后把消息缓冲区不定期给系统.系统负责管理公用消息缓冲区以及消息的传递. 一个进程可以给若干个进程发送消息,反之,一个进程可以接收不同进程发来的消息.显然,进程中关于消息队列的操作是临界区.当发送进程正往接收进程的消息队列中添加一条消息时,接收进程不能同时从该消息队列中到出消息:反之也一样. 消息缓冲区通信机制包含以下列内容:
(1) 消息缓冲区,这是一个由以下几项组成的数据结构: 1、消息长度 2、消息正文 3、发送者 4、消息队列指针 （2）消息队列首指针m-q,一般保存在PCB中。 （1）互斥信号量m-mutex,初值为1，用于互斥访问消息队列，在PCB中设置。 （2）同步信号量m-syn,初值为0，用于消息计数，在PCB中设置。（3）发送消息原语send （4）接收消息原语receive(a) 4.共享内存（shared memory）： 可以说这是最有用的进程间通信方式。它使得多个进程可以访问同一块内存空间，不同进程可以及时看到对方进程中对共享内存中数据得更新。这种方式需要依靠某种同步操作，如互斥锁和信号量等。 这种通信模式需要解决两个问题：第一个问题是怎样提供共享内存；第二个是公共内存的互斥关系则是程序开发人员的责任。 5.信号量（semaphore）： 主要作为进程之间及同一种进程的不同线程之间得同步和互斥手段。 6.套接字（socket）； 这是一种更为一般得进程间通信机制，它可用于网络中不同机器之间的进程间通信，应用非常广泛。 https://www.docsj.com/doc/4415456734.html,/eroswang/archive/2007/09/04/1772350.aspx linux下的进程间通信-详解
linux进程间通讯的几种方式的特点和优缺点
1. # 管道( pipe )：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。 # 有名管道(named pipe) ：有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。 # 信号量( semophore ) ：信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。 # 消息队列( message queue ) ：消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。 # 信号( sinal ) ：信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。#共享内存( shared memory)：共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的IPC方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号量，配合使用，来实现进程间的同步和通信。 # 套接字( socket ) ：套解口也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同及其间的进程通信。 管道的主要局限性正体现在它的特点上： 只支持单向数据流； 只能用于具有亲缘关系的进程之间； 没有名字； 管道的缓冲区是有限的（管道制存在于内存中，在管道创建时，为缓冲区分配一个页面大小）；管道所传送的是无格式字节流，这就要求管道的读出方和写入方必须事先约定好数据的格式，比如多少字节算作一个消息（或命令、或记录）等等； 2. 用于进程间通讯(IPC)的四种不同技术: 1. 消息传递(管道,FIFO,posix和system v消息队列) 2. 同步(互斥锁,条件变量,读写锁,文件和记录锁,Posix和System V信号灯) 3. 共享内存区(匿名共享内存区,有名Posix共享内存区,有名System V共享内存区) 4. 过程调用(Solaris门,Sun RPC) 消息队列和过程调用往往单独使用,也就是说它们通常提供了自己的同步机制.相反,共享内存区
操作系统实验进程的通信
（操作系统原理和linux操作系统相结合的实验） 实验二进程的通信 一实验目的 1 学会使用vi编辑器编辑C语言程序 2 学会Linux环境下gcc的使用 3 学会调试工具GDB的使用 二实验原理 1 利用linux提供的进程通信的系统调用设计进程通信程序，加深对进程通信概念的理解。 2 体会进程通信的方法和效果。 三实验环境 PC机1台，Windows操作系统和其上的虚拟Linux操作系统。 四实验步骤 1．管道通信 (1)编写一个程序。父进程创建一个子进程和一个无名管道fd，由子进程向管道写入信息“This is a message”，然后终止执行；父进程接收到子进程终止信号后从管道中读出并显示信息后结束。 #include
{ wait(0); //等待子进程终止 read(fd[0],outpipe,50); //从管道读信息到读缓冲区 printf("%s\n",outpipe); //显示读到的信息 exit(0); } } (2)父进程创建两个子进程，父子进程之间利用管道进行通信。要求能显示父进程、子进程各自的信息，体现通信效果。(源程序pipe_1.c) #include
进程间的通信
# 管道( pipe )：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。 # 有名管道(named pipe) ：有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。 # 信号量( semophore ) ：信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。 # 消息队列( message queue ) ：消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。 # 信号( sinal ) ：信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。# 共享内存( shared memory ) ：共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的IPC 方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号两，配合使用，来实现进程间的同步和通信。 # 套接字( socket ) ：套接口也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同及其间的进程通信。 windows进程通信的几种方式（转） 2008-10-13 16:47 1 文件映射 文件映射(Memory-Mapped Files)能使进程把文件内容当作进程地址区间一块内存那样来对待。因此，进程不必使用文件I/O操作，只需简单的指针操作就可读取和修改文件的内容。 Win32 API允许多个进程访问同一文件映射对象，各个进程在它自己的地址空间里接收内存的指针。通过使用这些指针，不同进程就可以读或修改文件的内容，实现了对文件中数据的共享。 应用程序有三种方法来使多个进程共享一个文件映射对象。 (1)继承：第一个进程建立文件映射对象，它的子进程继承该对象的句柄。 (2)命名文件映射：第一个进程在建立文件映射对象时可以给该对象指定一个名字(可与文件名不同)。第二个进程可通过这个名字打开此文件映射对象。另外，第一个进程也可以通过一些其它IPC机制(有名管道、邮件槽等)把名字传给第二个进程。 (3)句柄复制：第一个进程建立文件映射对象，然后通过其它IPC机制(有名管道、邮件槽等)把对象句柄传递给第二个进程。第二个进程复制该句柄就取得对该文件映射对象的访问权限。 文件映射是在多个进程间共享数据的非常有效方法，有较好的安全性。但文件映射只能用于本地机器的进程之间，不能用于网络中，而开发者还必须控制进程间的同步。 2 共享内存 Win32 API中共享内存(Shared Memory)实际就是文件映射的一种特殊情况。进程在创建文件映射对象时用0xFFFFFFFF来代替文件句柄(HANDLE)，就表示了对应的文件映射对象是从操作系统页面文件访问内存，其它进程打开该文件映射
李建伟版实用操作系统第二版最新习题 3 进程同步与通信
李建伟版实用操作系统第二版最新习题 3 进程同步与通信 一、选择题 题号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案A D D C B C A B A A 题号11 12 答案D C 二、综合题 1、答：临界资源也称独占资源、互斥资源，它是指某段时间内只充许一个进程使用的资源。比如打印机等硬件资源，以及只能互斥使用的变量、表格、队列等软件资源。各个进程中访问临界资源的、必须互斥执行的程序代码段称为临界区，各进程中访问同一临界资源的程序代码段必须互斥执行。 为防止两个进程同时进入临界区,可采用软件解决方法或同步机构来协调它们。但是,不论是软件算法还是同步机构都应遵循下述准则: ①空闲让进。②忙则等待。③有限等待。④让权等待。 2、答：忙等待意味着一个进程正在等待满足一个没有闲置处理器的严格循环的条件。因为只有一个CPU 为多个进程服务，因此这种等待浪费了CPU 的时钟。 其他类型的等待：与忙等待需要占用处理器不同，另外一种等待则允许放弃处理器。如进程阻塞自己并且等待在合适的时间被唤醒。忙等可以采用更为有效的办法来避免。例如：执行请求（类似于中断）机制以及PV 信号量机制，均可避免“忙等待”现象的发生。 3、答： 在生产者—消费者问题中，Producer 进程中P（empty）和P(mutex)互换先后次序。先 执行P(mutex)，假设成功，生产者进程获得对缓冲区的访问权，但如果此时缓冲池已满，没有空缓冲区可供其使用，后续的P（empty）原语没有通过，Producer 阻塞在信号量empty 上,而此时mutex 已被改为0，没有恢复成初值1。切换到消费者进程后,Consumer 进程执行P（full）成功，但其执行P（mutex）时由于Producer 正在访问缓冲区，所以不成功，阻塞在信号量mutex 上。生产者进程和消费者进程两者均无法继续执行，相互等待对方释放资源，会产生死锁。 在生产者和消费者进程中，V 操作的次序无关紧要，不会出现死锁现象。 4、答：
操作系统实验二(进程管理)
操作系统进程管理实验 实验题目： （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”和字符“c”。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。 （2）进程的控制修改已编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，在观察程序执行时屏幕上出现的现象，并分析原因。 （3）编制一段程序，使其实现进程的软中断通信。要求：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来的中断信号（即按Del键）；当捕捉到中断信号后，父进程调用系统调用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 process 1 is killed by parent! Child process 2 is killed by parent! 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! 在上面的程序中增加语句signal(SIGINT, SIG_IGN)和signal(SIGQUIT, SIG_IGN)，观察执行结果，并分析原因。 （4）进程的管道通信编制一段程序，实现进程的管道通信。使用系统调用pipe( )建立一条管道线；两个进程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! 而父进程则从管道中读出来自于两个子进程的信息，显示在屏幕上。要求父进程先接收子进程P1发来的消息，然后再接收子进程P2发来的消息。 实验源程序及报告： （1）、进程的创建 #include
进程间通信实验报告
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。
04--Linux系统编程-进程间通信
IPC方法 Linux环境下，进程地址空间相互独立，每个进程各自有不同的用户地址空间。任何一个进程的全局变量在另一个进程中都看不到，所以进程和进程之间不能相互访问，要交换数据必须通过内核，在内核中开辟一块缓冲区，进程1把数据从用户空间拷到内核缓冲区，进程2再从内核缓冲区把数据读走，内核提供的这种机制称为进程间通信（IPC，InterProcess Communication）。 在进程间完成数据传递需要借助操作系统提供特殊的方法，如：文件、管道、信号、共享内存、消息队列、套接字、命名管道等。随着计算机的蓬勃发展，一些方法由于自身设计缺陷被淘汰或者弃用。现今常用的进程间通信方式有： ①管道(使用最简单) ②信号(开销最小) ③共享映射区(无血缘关系) ④本地套接字(最稳定) 管道 管道的概念： 管道是一种最基本的IPC机制，作用于有血缘关系的进程之间，完成数据传递。调用pipe系统函数即可创建一个管道。有如下特质： 1. 其本质是一个伪文件(实为内核缓冲区) 2.由两个文件描述符引用，一个表示读端，一个表示写端。 3. 规定数据从管道的写端流入管道，从读端流出。 管道的原理: 管道实为内核使用环形队列机制，借助内核缓冲区(4k)实现。 管道的局限性： ①数据自己读不能自己写。 ②数据一旦被读走，便不在管道中存在，不可反复读取。 ③由于管道采用半双工通信方式。因此，数据只能在一个方向上流动。 ④只能在有公共祖先的进程间使用管道。
常见的通信方式有，单工通信、半双工通信、全双工通信。 pipe函数 创建管道 int pipe(int pipefd[2]); 成功：0；失败：-1，设置errno 函数调用成功返回r/w两个文件描述符。无需open，但需手动close。规定：fd[0] →r；fd[1] →w，就像0对应标准输入，1对应标准输出一样。向管道文件读写数据其实是在读写内核缓冲区。 管道创建成功以后，创建该管道的进程（父进程）同时掌握着管道的读端和写端。如何实现父子进程间通信呢？通常可以采用如下步骤： 1.父进程调用pipe函数创建管道，得到两个文件描述符fd[0]、fd[1]指向管道的读端和写端。 2.父进程调用fork创建子进程，那么子进程也有两个文件描述符指向同一管道。 3.父进程关闭管道读端，子进程关闭管道写端。父进程可以向管道中写入数据，子进程将管道中的数据读出。由于管道是利用环形队列实现的，数据从写端流入管道，从读端流出，这样就实现了进程间通信。 练习：父子进程使用管道通信，父写入字符串，子进程读出并，打印到屏幕。【pipe.c】 思考：为甚么，程序中没有使用sleep函数，但依然能保证子进程运行时一定会读到数据呢？ 管道的读写行为 使用管道需要注意以下4种特殊情况（假设都是阻塞I/O操作，没有设置O_NONBLOCK标志）： 1.如果所有指向管道写端的文件描述符都关闭了（管道写端引用计数为0），而仍然有进程从管道的读端读数据，那么管道中剩余的数据都被读取后，再次read会返回0，就像读到文件末尾一样。
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- 操作系统之进程(生产者_消费者)实验报告
- 计算机操作系统(第四版)第二章进程通信
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- 第二章 操作系统进程(练习题答案)
- 操作系统原理-进程管理与进程通信
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- 操作系统实验报告 进程通信
- 操作系统进程通信练习及答案
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- 操作系统进程通信练习及答案
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