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1、实验二 进程管理2.2 进程的消息通信1. 实验目的(1) 加深对进程通信的理解,理解进程消息传递机制。(2) 掌握进程通信相关系统调用。(3) 理解系统调用和用户命令的区别。2.实验类型：验证型3. 实验学时：24. 实验原理和知识点(1) 实验原理：消息通信机制允许进程之间大批量交换数据 。消息通信机制是以消息队列 为基础的，消息队列是消息的链表。发送进程将消息挂入接收进程的消息队列，接收进程 从消息队列中接收消息。消息队列有一个消息描述符。对消息队列的操作是通过描述符进 行的。任何进程，只要有访问权并且知道描述符，就可以访问消息队列。每个消息包括一 个正长整型的类型字段，和一个非负长度的
2、数据。进程读或写消息时，要给出消息的类 型。若队列中使用的消息类型为0，则读取队列中的第一个消息。(2) 知识点：消息、消息队列5. 实验环境(硬件环境、软件环境)：(1) 硬件环境：Intel Pentium III以上CPU, 128MB以上内存，2GB以上硬盘(2) 软件环境： linux 操作系统。6. 预备知识(1) msgget()系统调用：头文件 #include 函数原型 int msgget(key_t key, int flag);功能：创建消息队列，或返回与 key 对应的队列描述符。成功返回消息描述符，失败则返 回-1。参数：key是通信双方约定的队列关键字，为长整型数
3、。flag是访问控制命令，它的低9 位为访问权限(代表用户、组用户、其他用户的读、写、执行访问权)，其它位为队列建立 方式。(例： rwxrwx-:111111000)(2) msgsnd() 系统调用：头文件 #include 函数原型 int msgsnd(int id, struct msgbuf *msgp,int size,int flag); 功能：发送一个消息。成功返回 0，失败返回-1。参数：id是队列描述符。msgp是用户定义的缓冲区。size是消息长度。flag是操作行 为，若(flag&IPC_NOWAIT)为真，调用进程立即返回；若(flag&IPC_NOWAIT)为假
4、， 调用进程阻塞，直到消息被发送出去或队列描述符被删除或收到中断信号为止。 缓冲区结 构定义如下： struct msgbuf long mtype; char mtextn; ;(3) msgrcv()系统调用：头文件 #include 函数原型 int msgrcv(int id, struct msgbuf *msgp, int size,int type,int flag); 功能：接收一个消息。成功返回消息正文长度，失败返回-1。参数：id是队列描述符。msgp是用户定义的缓冲区。size是要接收的消息长度。type 是消息类型，若type为0则接收队列中的第一个消息，若type为正
5、则接收类型为type 的第一个消息。flag是操作行为，若(flag&IPC_NOWAIT)为真，调用进程立即返回。若 (flag&IPC_NOWAIT)为假，调用进程睡眠，直到接收到消息为止。(4) msgctl()系统调用：头文件 #include 函数原型 int msgctl(int id, int cmd, struct msgid_ds *buf);功能：查询消息队列描述符状态，或设置描述符状态，或删除描述符。成功返回 0，失败 返回-1。参数：id是队列描述符。cmd是命令类型，若cmd为IPC_STAT，队列id的消息队列头 结构读入buf中；若cmd为IPC_SET，把buf
6、所指向的信息复制到id的消息队列头结构 中。若cmd为IPC_RMID,删除id的消息队列。Buf为消息队列头结构msgid_ds指针。 (linux IPChttp:/ 1-s3ZQV-gP7iHN_ndEBOnrA5fYVNOA3wGqnwoahUWnBNkHUeQUrzIdSIsg8uiV0DW lZFHzOn4K)7. 实验内容及步骤：(1) 任务描述：使用系统调用msgget()、msgsnd()、msgrcv()、msgctl(),编写消息发送和接收程 序。要求消息的长度为1KB。(2) 程序设计过程： 先定义消息结构，struct msgbuflong mtype;char mt
7、extn;用这个结构定义消息缓冲全局变量msg。定义消息队列描述符msgqido约定队列关 键字为75 。创建两个子进程client和servero Client使用msgget()创建消息队列，使用 msgsnd()发送10条消息。Server使用msgget()获取消息队列描述符，然后用 msgrcv()接收消息，完毕后删除队列描述符。为了清楚地显示Client发送的是哪条消 息，每发送一条消息，打印消息号(消息类型)，Sever每收到一条消息，也打印消息类 型。设计收发方式。Client每发送一条，Sever就接收一条。/*收发方式：Client()每发送一条消息，Server ()就接
8、收一条*/*此方法不能保证一定能同步。对于不同速度的机器，如果没有其他耗时的进程，可以调整 sleep 的时间值而获得同步。*/msg.c#include #include #include #include #define MSGKEY 75通/*信双方约定的队列关键字*/消息/*结构 */ 消息/类* 型 */ 消/息* 正文 */消息/队*列描述符 */struct msgform long mtype;char mtext1030;msg;int msgqid;void Client() int i; /*局部变量i,消息类型(表示第几条消息)*/msgqid=msgget(MSGKE
9、Y,0777); /* 创建消息队列, 访问权限为777 */ for(i=10;i=1;i-) msg.mtype=i;指定/消* 息类型 */printf(client %d) sent.n,i); /*打印消息类型 */ msgsnd(msgqid,&msg,1024,0);/* 发送消息 msg 到 msgqid 消息队列, 可以先把消息正文放到 msg.mtext 中*/ sleep(1);/ 使* 进程挂起 1 秒。等待接收进程接收。比较加上这一句和不加这一句 的结果 */ exit(0); void Server()/* 获得关键字对应的消息队列描述符 */msgqid=msgg
10、et(MSGKEY,0777|IPC_CREAT);do msgrcv(msgqid,&msg,1030,0,0); /*从 msgqid 队列接收消息 msg */ printf(server%d)received.n,msg.mtype); /*打印消息类型 */while(msg.mtype!=1);消/*息类型为1 时,释放队列*/msgctl(msgqid,IPC_RMID,0);/删* 除消息队列 */exit(0); void main() int i;while(i=fork()=-1);/*创建子进程；如果创建失败,执行空语句 */if(!i) Server();/如果 i=
11、0,在子进程中，运行 Server */else/*否则，在父进程中*/ while(i=fork()=-1);/继*续创建子进程 */if(!i) Client();/如* 果 i=0 ，在子进程中，运行 Client */wait(0);/*等待子进程结束 */wait(0);/*等待子进程结束 */注：IPC进程间通信(Inter-Process Communication)就是扌旨多个进程之间相互通信, 交换信息的方法。http:/ (3)上机操作创建 msg.c源文件，编译 gcc -o msg msg.c,运行 ./msg观察屏幕，记录结果。_ y i nJ i. DDaYDuYo
12、u - / msgy i nj i soYo uYciu - $ ./mcg(di ent 13)setiL (client 10 J sent -(server 10)rscei ved.(client 9.1 -sent.(client 9) sent -(c1 lent 屈j sent-(server 9)r&ceied(cli-ent 7 J sent -(c1i ent 8) sent- c 1 i t n I 6 J k n I -server S)received a(dlent 5) sent,(client 7)sent-(cl lent 1) sent (serirer 7
13、)rezei ved.(client 3 J sent -(client 6) sent -(cliein 21 sent.(server 6)r&ueived “(c1 lent 1) sent-匚 liiEnt 5) sent -(Eervc? )0.1 rccci d(server 5)receiveda(server 9 J received-(client 4) sent -1 server 3jreceived.(aerrer 4 ) reze -t ved.(Eerves1 7) received .(client 3) sentu(serves1 6 J received -s
14、erver SjreLeicd astrTtr 5) reteived a(client 2) sent.(server 斗)received.(scrxrcr 2)received -(Eervc? 3)received(client 1)乌亡nl-(server 2 J received-(server 1) rece 1 ved.(server |_ yi nji aDiYoulou - $yi nji an&YnuYfiLi $ |简答：程序中有，sleep(1);/*使进程挂起1秒。等待接收进程接收。比较加上这一句和 不加这一句的结果 */，试分析为什么会有这样的运行结果差异。(4)课堂练习(1)修改上述程序，让Client向Server发送一个字符串“The message here is just a joke.”。 Server 收到消息后打印出来。yi njisoiiniLan . /nsg2 c i c n L 1 J sc n l .fscr-s1)at g i cd .The mesaaEC here is :jnst a Joke.参考答案：/msg
