操作系统进程间基于消息队列的通信实验
linux基于线程通信技术聊天室的设计与实现 -回复
linux基于线程通信技术聊天室的设计与实现-回复Linux基于线程通信技术聊天室的设计与实现聊天室是一种常见的在线交流工具，它允许用户在不同地点之间进行实时对话。
为了实现一个基于线程通信技术的Linux聊天室，我们可以选择使用已有的进程间通信（IPC）机制中的一种，例如共享内存或消息队列。
本文将一步一步回答有关该主题的问题，为您介绍如何设计并实现一个Linux聊天室。
第一步：确定需求和设计目标在开始设计之前，我们需要明确聊天室的需求和设计目标。
在这里，我们希望实现一个具有以下特点的聊天室：1. 实时通信：聊天室应该能够在用户之间进行实时的消息传递。
2. 多用户支持：聊天室应该允许多个用户同时登录和交谈。
3. 可扩展性：聊天室应该可以轻松地添加更多的用户和功能，以适应不同的需求。
4. 兼容性：聊天室应该支持Linux操作系统，并能够在不同的平台上运行。
第二步：选择合适的线程通信技术在设计线程通信聊天室时，我们可以选择使用多种IPC机制，如共享内存、消息队列、命名管道等。
根据聊天室的设计目标，我们可以选择使用共享内存和消息队列来实现聊天室的通信功能。
共享内存允许多个进程访问同一块内存区域，从而实现数据的共享。
通过在内存中创建一个共享缓冲区，我们可以在其中存储消息数据，并通过读写指针来实现消息的传递。
每个用户可以通过从共享内存中读取数据来接收其他用户发送的消息，并可以通过写入数据到共享内存来发送自己的消息。
消息队列是另一种常用的IPC机制，它可以实现进程之间的异步通信。
通过创建一个消息队列，每个用户可以将自己的消息发送到队列中，并从队列中接收其他用户发送的消息。
这种方式比共享内存更灵活，可以轻松地实现多用户的消息传递。
在这里，我们可以选择使用共享内存来存储聊天室的消息数据，并使用消息队列来处理消息的传递。
第三步：设计线程通信聊天室的架构在设计聊天室的架构时，我们需要考虑以下几个方面：1. 服务器：设计一个服务器线程，用于接收和处理用户的连接请求，并将消息分发给其他在线用户。
ipc工作原理
ipc工作原理
IPC（Inter-Process Communication，进程间通信）是指操作系
统中用于不同进程之间进行数据交换和通信的机制。
它允许不同的进程之间共享资源、相互合作、传递数据等。
IPC的工作原理主要基于以下几个关键概念和机制：
1. 进程：指操作系统中正在运行的程序，每个进程都有独立的内存空间和执行环境。
2. 进程间通信：表示进程之间交换和共享数据的过程。
3. 通信通道：为进程提供数据交换的通道，可以是硬件设备（例如管道、消息队列等）或内核提供的软件机制（例如套接字、共享内存等）。
4. 数据传输：实际的数据交换过程，涉及数据的读写操作和两个进程的协调与同步。
具体的工作流程可以简要描述如下：
1. 创建通信通道：两个进程需要事先创建一个共享的通信通道，以便进行数据的传输和交流。
通道的创建可以通过系统调用或库函数来完成。
2. 传递数据：一方进程将要传递的数据写入到通信通道中，另一方进程则从通道中读取数据。
读写操作可以是阻塞或非阻塞的，根据实际需求进行选择。
3. 同步与协调：在数据的读写过程中，两个进程需要进行同步和协调，以保证数据传输的正确性和可靠性。
可以使用信号量、锁等机制来实现。
4. 完成通信：当数据传输完毕后，进程可以关闭通信通道，释放相关的资源。
IPC的工作原理可以根据具体的通信机制和技术实现方式进行扩展和解释。
常见的IPC技术包括管道、消息队列、共享内存、套接字等，它们各自有不同的特点和适用范围。
通过合理地选择和使用IPC技术，可以实现不同进程之间的高效通信和协作，提高系统的性能和功能。
操作系统进程通信
进程通信-----消息传递通信的实现方式
通信链路：
第一种方式（主要用于计算机网络中）：由发送进程在通信 之前用显式的“建立连接”命令请求系统为之建立一条通 信链路，在链路使用完后拆除链路。
第二种方式（主要用于单机系统中）：发送进程无须明确提 出建立链路的请求，只须利用系统提供的发送命令（原 语），系统会自动地为之建立一条链路。
邮箱特点： （1）每一个邮箱有一个唯一的标识符； （2）消息在邮箱中可以安全保存，只允许核准的用户随时
读取； （3）利用邮箱可以实现实时通信，又可以实现非实时通信。
进程通信-----信箱通信
信箱结构：
信箱定义为一种数据结构，在逻辑上可以分为：
• 1，信箱头，用以存放有关信箱的描述信息，如信箱标识符，信箱的 拥有者，信箱口令，信箱的空格数等；
基于共享存储区的通信方式。在存储器中划出了一 块共享存储区，各进程可通过对共享存储区中的 数据的读和写来实现通信。适用于传输大量数据。
进程通信-----消息传递系统
消息传递机制 ： 进程间的数据交换以消息为单位，程序员利用系统的通信原语（要
进行消息传递时执行send；当接收者要接收消息时执行receive）实 现通信。这种通信方式属于高级通信 。
b 接 收 区
原语描述
二、实例—消息缓冲队列通信机制
1、通信描述
PCB(B)
进程 A
进程 B
send (B,a)
mq mutex
sm
receive(b)
Emphead
a 发 sender: A 送 size:5 区 text:Hello
sender : A size : 5
i Text:Hello next: 0
29VxWorks移植实验
实验29 VxWorks移植实验一实验原理1 VxWorks内核的特点及BSP简介1.1 VxWorks内核的特点操作系统的实时性是一个相对的概念，一般指的是在相同的环境下、使用相同的输入，会在规定的时间内得到正确的响应。
一个实时操作系统内核需要满足许多特定的实时环境所提出的基本要求，这些内容包括：(1) 多任务由于真实世界的事件的异步性，能够运行许多并发进程或任务是很重要的。
多任务提供了一个较好的对真实世界的模拟，因为它允许对应于许多外部事件的多线程“同时”执行。
系统内核通过适当的策略分配CPU给这些任务来获得并发性。
(2) 抢占调度真实世界的事件具有继承的优先级，在分配CPU的时候要注意到这些优先级。
基于优先级的抢占调度，任务都被指定了优先级，在能够执行的任务（没有被挂起或正在等待资源）中，优先级最高的任务被分配CPU资源。
换句话说，当一个高优先级的任务变为可执行态，它会立即抢占当前正在运行的较低优先级的任务。
(3) 任务间的通讯与同步在一个实时系统中，可能有许多任务作为应用的一部分执行。
系统必须提供这些任务间的快速且功能强大的通信机制，内核也要提供同步机制，来有效地共享不可抢占的资源或临界资源。
(4) 任务与中断之间的通信尽管真实世界的事件通常作为中断方式到来，但为了提供有效的排队、优先级和减少中断延时，我们通常希望在任务级处理相应的工作。
所以需要在任务级和中断级之间进行通信，完成事件的传递。
VxWorks就是一个基于抢占式的实时操作系统，已经被广泛的应用到许多行业，VxWorks 操作系统具有很多优点，比如：（1）高度的可靠性操作系统的用户希望在一个工作稳定，可以信赖的环境中工作，所以操作系统的可靠性是用户首先要考虑的问题。
而稳定、可靠一直是VxWorks的一个突出优点。
自从对中国的销售解禁以来，VxWorks以其良好的可靠性在中国赢得了越来越多的用户。
（2）优秀的实时性实时性是指能够在限定时间内执行完规定的功能并对外部的异步事件作出响应的能力。
Linux内核空间与用户空间通信机制的研究
Linux内核空间与用户空间通信机制的研究Linux kernel space and user space communicationmechanism摘要Linux是一个源码开放的操作系统，无论是普通用户还是企业用户都可以编写自己的内核代码，再加上对标准内核的裁剪从而制作出适合自己的操作系统，深受大家喜爱。
Linux系统中，在使用虚拟内存技术的多任务系统上，内核和用户有不同的地址空间，因此，在内核与用户之间进行数据交换需要专门的机制来实现。
一个或多个内核模块的实现并不能满足一般Linux 系统软件的需要，因为内核的局限性太大，内核空间与用户空间进程通信的方法就显得尤为重要。
本文将列举几种内核态与用户态进程通信的方法：Netlink通信机制，基于文件系统的通信机制，内核启动参数通信机制，并用实验板对几种重要的通信机制进行验证，详细分析它们的实现和适用环境，优缺点，并做出比较。
提供用户适合使用这种通信机制的环境，以便更好的运用Linux操作系统。
关键字内核空间用户空间地址空间ABSTRACTLinux is an open source operating system, whether ordinary users or business users can write your own kernel code, with the modification of the standard kernel，everyone can make up their own operating system, which makes Linux popular.In Linux systems, in the use of multi-tasking system with virtual memory technology, the kernel and the user have different address spaces, so the change of data between kernel and user needs Special Method to achieve. One or more kernel modules can not meet the general needs of Linux system software, just because the limitations of the kernel, make it important that the process communication method between kernel space and user space. In this article I will list some kernel mode and user mode process communication methods: Netlink communication mechanism, communication mechanism based on the file system, the kernel boot parameters of communication mechanism.I will analysis of their implementation, application environment, the advantages and disadvantages in detail, and make the comparison. I will provide users with suitable environment for each communication mechanism in order to let others make good use of Linux operating system.Keywords kernel space user space address spaces目录第一章绪论 (1)1.1操作系统发展史 (1)1.2选题背景及研究意义 (2)1.3主要工作 (2)第二章内核空间与用户空间通信机制概述 (4)2.1L INUX嵌入式操作系统简介 (4)2.2课题研究所需知识点解释 (4)2.3内核空间与用户空间通信概述 (5)第三章用户空间与内核空间通信机制 (9)3.1N ETLINK通信机制 (9)3.2基于文件系统的通信机制 (14)3.3内核启动参数通信机制 (22)第四章典型通信机制的验证 (24)4.1验证环境简介 (24)4.2N ETLINK通信机制 (24)4.3 PROCFS通信使用方法 (27)4.4系统调用的使用方法 (29)第五章结论 (32)5.1九种通信机制总结 (32)致谢 (33)参考文献 (34)第一章绪论1.1 操作系统发展史操作系统的发展历程和计算机硬件的发展历程是密切相关的。
计算机操作系统实验教程
计算机操作系统实验教程徐 慧中国矿业大学（北京）机电与信息工程学院计算机系二0 0四年四月实验简介 (2)实验一进程管理 (3)一、实验目的 (3)二、实验预备内容 (3)三、实验内容 (3)四、预备知识 (3)五实验指导 (4)实验二进程间的通信 (5)一、实验目的 (5)二、实验预备内容 (5)三、实验内容 (5)四、实验预备知识 (5)五、实验指导 (9)实验三存储管理 (10)一、实验目的 (10)二、实验内容 (10)三、实验预备知识 (10)四、实验指导 (13)实验四文件系统设计 (14)一、实验目的 (14)二、实验内容 (14)三、实验提示 (14)四、实验指导 (14)实验简介1．学时：16学时2．先修课程：计算机导论 ，高级语言程序设计 ， 数据结构3．课程性质：专业基础必修课4．适合专业：计算机科学与技术5．内容简介：操作系统上机课程通Linux操作系统各自的编程接口，提供编程实例，由此加深学生对操作系统工作原理的领会和对操作系统实现方法的理解，并且使学生在程序设计方面得到基本的训练。
上机课程主要针对课本重点内容，以提高学生的动手能力，加深学生对相关的内容的理解而展开的实验课程。
在Linux环境下提供了关于操作系统的命令接口程序shell的编制、存储管理相关内容的实路、作业调研系统以及虚拟磁盘文件系统管理4个实验。
实验环境是基于Linux操作系统的。
在计算机软硬件课程的设置上，它起着承上启下的作用。
其特点是概念多、较抽象和涉及面广，其整体实现思想和技术又往往难于理解。
6．参考书：张尧学，史美林 《计算机操作系统课程设计实验指导》 清华大学出版社 2000年实验一 进程管理一、实验目的(1)加深对进程概念的理解,明确进程的程序的区别;(2)可进一步认识并发执行的实质;(3)分析进程争用资源的现象,学习解决进程互斥的方法;(4)了解LINUX系统中进程通信的进本原理;二、实验预备内容(1)阅读LINUX 的sched.h源码文件,加深对进程管理概念的理解;(2)阅读LINUX的fork.c源码,分析进程的创建过程;三、实验内容(1)进程创建编写一段程序,使用系统调用fork()创建两个子进程.(2)进程的控制修改以编写的程序,将每个进程输出一个字符改为输出一句话,观察程序执行时屏幕上出现的现象;(3)编写一段程序实现软中断;(4)进程的管道通信;四、预备知识现代操作系统的重要特点是程序的并发执行，及系统所拥有的资源被共享和系统用户随机地使用系统。
进程的管理实验报告
一、实验目的1. 理解进程的基本概念和进程状态转换过程。
2. 掌握进程创建、进程同步和进程通信的方法。
3. 了解进程调度算法的基本原理和实现方法。
4. 通过实验加深对进程管理的理解，提高操作系统实践能力。
二、实验环境1. 操作系统：Linux2. 编程语言：C/C++3. 开发工具：GCC三、实验内容1. 进程创建与状态转换（1）使用fork()函数创建一个子进程，并观察父进程和子进程的进程ID。
（2）使用exec()函数替换子进程的映像，实现进程的创建。
（3）观察进程状态转换过程，如创建、运行、阻塞、就绪、终止等。
2. 进程同步（1）使用互斥锁（mutex）实现进程的互斥访问共享资源。
（2）使用信号量（semaphore）实现进程的同步，如生产者-消费者问题。
（3）观察进程同步的效果，确保进程安全执行。
3. 进程通信（1）使用管道（pipe）实现进程间的单向通信。
（2）使用消息队列（message queue）实现进程间的双向通信。
（3）使用共享内存（shared memory）实现进程间的快速通信。
（4）观察进程通信的效果，确保数据正确传递。
（1）实现基于优先级的进程调度算法，如先来先服务（FCFS）和最高优先级优先（HPF）。
（2）实现基于时间片的轮转调度算法（RR）。
（3）观察进程调度算法的效果，分析不同算法的优缺点。
四、实验步骤1. 编写程序实现进程创建与状态转换，使用fork()和exec()函数。
2. 编写程序实现进程同步，使用互斥锁和信号量。
3. 编写程序实现进程通信，使用管道、消息队列和共享内存。
4. 编写程序实现进程调度，使用优先级调度和时间片轮转调度。
5. 编译并运行程序，观察实验结果，分析实验现象。
五、实验结果与分析1. 进程创建与状态转换通过实验，我们成功创建了父进程和子进程，并观察到进程ID的变化。
在进程创建过程中，父进程的进程ID与子进程的进程ID不同，说明子进程是独立于父进程的实体。
嵌入式期末考试复习资料
嵌⼊式期末考试复习资料1、ARM 微处理器有 7种⼯作模式，它们分为两类⾮特权模式、特权模式。
其中⽤户模式属于⾮特权模式 ARM 处理器有两种总线架构，数据和指令使⽤同⼀接⼝的是冯诺依曼，数据和指令分开使⽤不同接⼝的是哈佛结4、ARM 微处理器复位后，PC 的地址通常是 0x0 ，初始的⼯作模式是Supervisor 。
5、ARM 微处理器⽀持虚拟内存，它是通过系统控制协处理器 CP15 和MMU（存储管理部件）来进⾏虚拟内存的存储和管理。
当系统发⽣数据异常和指令领取异常时，异常处理程序透过嵌⼊式操作系统的内存管理机制，通过MMU 交换物理内存和虚拟内存的页⾯，以保证程序正常执⾏。
6、编译链接代码时，有两种存储代码和数据的字节顺序，⼀种是⼩端对齐，另⼀种是打断对齐7、构建嵌⼊式系统开发环境的⼯具链有多种，其中开放源码的⼯具链是 GNU ⼯具链，ARM 公司提供的⼯具链是 ADS ⼯具链计算机有CISC 和RISC 两种类型，以ARM 微处理器为核⼼的计算机属于 RISC 类型，其指令长度是定长的1、⽬前使⽤的嵌⼊式操作系统主要有哪些？请举出六种较常⽤的。
Windows CE/Windows Mobile 、VxWork 、Linux 、uCos 、Symbian 、QNX 任选六 2、ARM 系统中的堆栈有四种，如下图。
请按图标出四种堆栈的类型。
ATPCS 编程规范约定使⽤的堆栈是哪⼀种？答：FD 、FA 、ED 、EA 。
ATPCS 编程规范约定使⽤的堆栈是FD3、Boot Loader 在嵌⼊式系统中主要起什么作⽤？完成哪些主要的⼯作？答：Boot Loader 是在嵌⼊式系统复位启动时，操作系统内核运⾏前，执⾏的⼀段程序。
通过Boot Loader ，初始化硬件设备，建⽴内存和I/O 空间映射图，为最2、ARM ⽀持两个指令集，ARM 核因运⾏的指令集不同，分别有两个状态 ARM 、 Thumb，状态寄存器CPSR 的 T 位反映了处理器运⾏不同指令的当前状态3、ARM 核有多个寄存器，其中⼤部分⽤于通⽤寄存器，有⼩部分作为专⽤寄存器， R15 寄存器⽤于存储PC ，R13通常⽤来存储 SPHi Address Hi Address4、搭建嵌⼊式开发环境，连接⽬标板，⼀般使⽤什么通信接⼝连接？在Windows 主机上使⽤什么软件建⽴连接？在Linux主机上使⽤什么软件建⽴连接？1、答：RS-232，以太⽹⼝、并⼝在Windows主机上使⽤超级终端软件在Linux主机上使⽤Minicom软件5嵌⼊式开发环境主要包括哪些组件？嵌⼊式系统开发需要交叉编译和在线调试的开发环境，主要包括●宿主机●⽬标机（评估电路板）●基于JTAG的ICD仿真器、或调试监控软件、或在线仿真器ICE●运⾏于宿主机的交叉编译器和链接器、以及开发⼯具链或软件开发环境●嵌⼊式操作系统6 在进⾏基于ARM核的嵌⼊式系统软件开发时，调⽤如下函数：int do_something(int arg1,void *arg2,char arg3,int *arg4)这四个参数通过什么⽅式从调⽤程序传⼊被调函数？根据ATPCS编程规范，调⽤函数和⼦程序通过R0——R3四个寄存器传递参数，超过四个参数使⽤堆栈传递。
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《操作系统》课程实验报告
实习题目进程间基于消息队列的通信
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结果分析︵含实现中出错原因分析︶思考：
1、消息通信与管道通信有何区别
答：消息通信是用于所有进程之间通信的，管道通信只能用于家族进程之间的通信。
2、为什么unix中要增设IPC核心软件包？
答：IPC有三个组成部分：
1）消息用于进程之间传递分类的格式化数据
2）共享存储方式可使得不同进程通过共享彼此的空间而达到互相对共享区操作和数据通信的目的。
3）信号量机制用于通信进程之间的同步控制，信号量通常与共享存储器一起使
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