共享内存和信号量(进程间通信).docx

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时间：2021年x月x日
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实验7共享内存和信号量（进程间通信）
邢卫2008-11-26修订

实验目的
学习并掌握Linux系统中的进程间通信机制，包括共享内存和信号量。

实验内容
学习共享内存相关的系统调用shmget(),shmat(),shmdt,shmctl()
学习信号量（semaphore）相关的系统调用semget(),semop(),semctl()
学习信号（signal）相关的系统调用signal(),atexit()等
完成《边干边学》第6.4.1节的实验程序的编辑、编译、运行操作
分析、学习实验程序的工作过程和原理
选做：学习《边干边学》第6章，结合使用联机手册（可以从man2ipc命令开始），编程练习各种进程间通信机制

实验步骤
1．以stu帐号登录
2．编辑reader_writer1.c程序
注意：在193页delete（）函数中，注意改成
if(mysemctl(Semid,0,IPC_RMID,(unionsemun)0)==-1){
限于实验的时间，该文件已预先存放在/home/stu/.kernel/lab6目录下，可以直接使用。但每位同学务必通读并理解该程序。
登录后，使用cd.kernel/lab6命令进入该文件所在目录，继续以下实验步骤。
3．编译gccreader_writer1.c-oreader_writer1
4．运行./reader_writer1
注意记录下共享内存的id号
5．使用Alt+F2切换到第2个登录窗口，再次以stu帐号登录
可以使用who命令查看验证此时有两个stu用户已登录
可以使用ps–l命令查看这两个stu用户的进程
6．在第2个stu用户窗口中，输入./reader_writer1共享内存的id号
注意：此时，第2个stu用户窗口中的进程担当writer角色，第1个stu用户窗口中的进程担当reader角色。
7．在第2个窗口中，多次输入信息；使用Alt+F1和Alt+F2在两个窗口间切换，观察你对writer的输入，writer已经通过共享内存传递给了reader。
8．此时，你还可以使用Alt+F3切换到第3个登录窗口，并以stu帐号登录
可以使用who命令验证有3个stu用户登录；
可以经常性使用ps–l命令来查看另外两个窗口中的进程的状态
9．切换到writer窗口（第2个窗口），通过对writer的问题回答“2”，退出writer。切换到reader窗口（第1个窗口），通过Ctrl+C终止reader进程。

思考题
同样的源程序，reader和writer进程是怎样各自找到自己的定位的？
reader和writer是怎样通过信号量（semphore）实现同步的？writer是如何得知这一对信号量的id的？
数据是如何从writer传递到reader的？
writer是如何得知共享内存的id的？
在reader中，是如何捕获Ctrl-C信号（signal）的？捕获后是如何处理的？
一般来说，在Linux中使用共享内存（sharedmemory）的流程应该怎样？使用哪些系统调用？
一般来说，在Linux中使用信号量（semaphore）的流程应该怎样？使用哪些系统调用？
这里的共享内存，和使用带CLONE_VM标志的clone（）系统调用创建的两个task之间共享的内存，有什么异同？

参考资料
《边干边学》（第1版）第6章，“共享内存”
具体源程序和实验操作详见6.4.1节

附录1
共享内存的使用

共享内存共有4个系统调用：shmget，shmat，shmdt，shmctl

intshmget(key_tkey,intsize,intshmflg);
典型的创建共享内存的用法
shmid=shmget(key,size,IPC_CREAT|IPC_EXCL|mode);
shmid=shmget(IPC_PRIVATE,size,mode);

void*shmat(intshmid,constvoid*shmaddr,intshmflg);
典型用法：
shmaddr=shmat(shmid,NULL,0);

intshmdt(constvoid*shmaddr);

intshmctl(intshmid,intcmd,structshmid_ds*buf);
典型用法：
取状态 shmctl(shmid,IPC_STAT,&buf);
删除 shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL);

实例
structshmid_dsbu