第4章 System V的进程间通信
linux题库选择及答案
一、选择题1.在创建Linux分区时，一定要创建（D ）两个分区A. FAT/NTFSB. FAT/SWAPC. NTFS/SWAPD.SW AP/根分区2.在Red Hat Linux中，系统默认的（A）用户对整个系统拥有完全的控制权。
A. rootB. guestC. administratorD.supervistor.3. 当登录Linux时，一个具有唯一进程ID号的shell将被调用，这个ID是什么( B )A. NIDB. PIDC. UIDD. CID4. 下面哪个命令是用来定义shell的全局变量( D )A. exportfsB. aliasC. exportsD. export5. 哪个目录存放用户密码信息( B )A. /bootB. /etcC. /varD. /dev6. 默认情况下管理员创建了一个用户，就会在( B )目录下创建一个用户主目录。
A. /usrB. /homeC. /rootD. /etc7. . 当使用mount进行设备或者文件系统挂载的时候，需要用到的设备名称位于( D )目录。
A. /homeB. /binC. /etcD. /dev8. 如果要列出一个目录下的所有文件需要使用命令行( C )。
A. ls –lB. lsC. ls –a(所有)D. ls –d9. 哪个命令可以将普通用户转换成超级用户(D )A. superB. passwdC. tarD. su10. 除非特别指定，cp假定要拷贝的文件在下面哪个目录下( D )A. 用户目录B. home目录C. root目录D. 当前目录11. 在vi编辑器里，命令"dd"用来删除当前的( A )A. 行B. 变量C. 字D. 字符12. 当运行在多用户模式下时，用Ctrl+ALT+F*可以切换多少虚拟用户终端( B )A. 3B. 6C. 1D. 1213. Linux启动的第一个进程init启动的第一个脚本程序是( B )。
qsystemsemaphore 进程间使用实例
进程间通信是操作系统中非常重要的一个概念，它使得不同的进程能够相互协作、共享资源和信息。
在实际的开发中，我们经常会遇到进程间通信的需求，而信号量是一种常用的实现方式之一。
本文将以实际的案例，介绍进程间通信中信号量的使用实例。
1. 问题背景假设我们有两个进程A和B，它们需要共享一个临界资源，但又不能同时对这个资源进行读写操作，否则会导致数据混乱和错误。
这时候我们就需要使用信号量来实现对这个临界资源的访问控制。
2. 信号量的定义和初始化在C语言中，我们可以通过`sem_init`函数来初始化一个信号量，其原型为：```cint sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);```其中`sem`为信号量的指针，`pshared`表示信号量的类型，通常设为0表示在进程间共享，`value`表示信号量的初始值。
3. 进程A的代码假设进程A需要先对临界资源进行访问，那么它的代码可以按照以下步骤进行：```c// 创建并初始化信号量sem_t sem;sem_init(sem, 0, 1);// 对信号量进行P操作，即尝试获取资源sem_wait(sem);// 访问临界资源// ...// 对信号量进行V操作，即释放资源sem_post(sem);```4. 进程B的代码进程B的代码与进程A类似，只是在对临界资源进行访问前需要等待进程A释放资源，其代码如下：```c// 获取进程A创建的信号量sem_t sem;sem_open(sem, 0);// 对信号量进行P操作，等待资源可用sem_wait(sem);// 访问临界资源// ...// 对信号量进行V操作，释放资源sem_post(sem);```5. 信号量的销毁在程序退出前，需要对信号量进行销毁，释放资源。
可以通过`sem_destroy`函数来实现：```csem_destroy(sem);```6. 总结通过以上实例，我们可以看到信号量在进程间通信中的重要作用，它可以很好地实现对临界资源的互斥访问，避免了数据竞争和错误。
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
操作系统进程通信报告
实验四：进程同步实验一、实验任务：1、熟悉操作系统进程通信原理2、设计程序，实现共享内存、管道通信、消息通信二、实验原理：1、进程间通信的几种方法简介（1）消息队列：消息队列是消息的链接表，包括Posix消息队列systemV消息队列。
有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。
（2）共享内存：使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用IPC形式。
是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。
往往与其它通信机制，如信号量结合使用，来达到进程间的同步及互斥。
（3）无名管道（Pipe）及有名管道（named pipe）：有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除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；无名管道可用于有亲缘关系的进程之间彼此的通信，进行通信时候必须有一定的机制保证对管道写和读的互斥：即在读是要关闭写的端口，而在写的时候也要保证读的一端是关闭的。
2、进程通信函数（1）消息队列有关系统调用函数a.创建消息队列使用msgget()函数：#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>int msgget(key_t key, int flag) ;该函数成功调用返回消息队列标识符。
其中的key是关键字，可以由ftok()函数得到：key=ftok(“.”,’a’);其中”.”可以是任何目录，’a’是任意字符，即所有群组标识。
flag是标识，IPC_CREAT位表示创建，一般由服务器程序创建消息队列时使用。
如果是客户程序，必须打开现存的消息队列，必须不使用IPC_CREAT。
发送和接收的消息都必须使用一个类似msgbuf的结构表示，msgbuf结构定义如下：struct msgbuf{long mtype;char mtext[1];}上面的定义，消息内容只有一个字节，是不实用的，一般我们需要重新定义一个结构：struct amsgbuf{long mtype;char mtext[200];}其中的mtype都是消息类型。
L-IPC
25
有名管道的创建可以使用函数 mkfifo()，该函 数类似文件中的open()操作，可以指定管道的路 径和打开的模式。 在创建管道成功之后，就可以使用open、read、 write这些函数了。与普通文件的开发设置一样， 对于为读而打开的管道可在open中设置 O_RDONLY，对于为写而打开的管道可在open中设 置 O_WRONLY，在这里与普通文件不同的是阻塞 问题。由于普通文件的读写时不会出现阻塞问题， 而在管道的读写中却有阻塞的可能，这里的非阻 塞标志可以在open函数中设定为 O_NONBLOCK。
26
对于读进程 若该管道是阻塞打开，且当前 FIFO 内没有数 据，则对读进程而言将一直阻塞直到有数据写 入。 若该管道是非阻塞打开，则不论 FIFO 内是否 有数据，读进程都会立即执行读操作。 对于写进程 若该管道是阻塞打开，则写进程而言将一直阻 塞直到有读进程读出数据。 若该管道是非阻塞打开，则当前 FIFO 内没有 读操作，写进程都会立即执行读操作。
1) SIGHUP 2) SIGINT 3) SIGQUIT 4) SIGILL 5) SIGTRAP 6) SIGIOT 7) SIGBUS 8) SIGFPE 9) SIGKILL 10) SIGUSR1 11) SIGSEGV 12) SIGUSR2 13) SIGPIPE 14) SIGALRM 15) SIGTERM 17) SIGCHLD 18) SIGCONT 19) SIGSTOP 20) SIGTSTP 21) SIGTTIN 22) SIGTTOU 23) SIGURG 24) SIGXCPU 25) SIGXFSZ 26) SIGVTALRM 27) SIGPROF 28) SIGWINCH 29) SIGIO 30) SIGPWR 在Alpha AXP Linux系统上，信号的编号有些不同。
计算机操作系统习题及答案修订稿
2
（1）信号量的物理意义是：当信号量值大于0时表示可用资源的个数；当信号量值小于0时，其绝对值为等待该信号量的进程数。
（2）如果信号量的当前值为-4，则表示系统中在该信号量上有__4__个等待进程。
（3）对于信号量可以做P操作和V操作，P操作用于阻塞进程，V操作用于释放进程。程序中的P和V操作应谨慎使用，以保证其使用的正确性，否则执行时可能发生死锁。
对临界资源的访问原则是：
①空闲让进，如果有若干进程要求进入空闲的临界区，一次仅允许一个进程进入。
②忙则等待，任何时候，处于临界区内的进程不可多于一个。如已有进程进入自己的临界区，则其它所有试图进入临界区的进程必须等待。
③有限等待，进入临界区的进程要在有限时间内退出，以便其它进程能及时进入自己的临界区。
解：
semaphore S1=1；//S1表示是否可以开始点菜
semaphore S2=0；//S2表示是否可以开始做菜
semaphore S3=0；//S3表示是否可以开始打包
semaphore S4=0；//S4表示是否可以提交食品
main()
{ cobegin
LB（）；
CS（）；
DBG（）；
CNY（）；
A.直接通信B.信号量
C.低级通信D.间接通信
（9）对于两个并发进程，设互斥信号量为mutex，若mutex=0则__A_。
A.表示有一个进程进入临界区
B.表示没有进程进入临界区
C.表示有一个进程进入临界区，另一个进程等待进入
D.表示有两个进程进入临界区
（10）对信号量S执行V操作后，下述选项正确的是_C__。
{
关车门;
V(s1);
计算机网络技术 课后习题答案 第4章 计算机网络协议与网络体系结构
4．接口
“接口”是同处某地的同一节点系统内相邻层之间信息交换的连接点。 5．网络体系结构
计算机网络是一个十分复杂的系统。将计算机互联的功能划分成有明确 定义的层次，并规定同层实体通讯的协议和邻层间的接口服务。这 种层和协议的集合称之为网络体系结构。
9
计算机网络与Internet应用
4.2.2 OSI参考模型
件;WEB访问和HTTP;对远程主机的Telnet等,对应的通信应用协议 如 P34所列8种。 OSI/RM清晰地定义了服务,接口和协议三个概念,将功能与 实现细节分开,概括性强,理论完整, 便于理解,普遍实用性强,至 今仍被用于理论学习和系统分析;但OSI 协议实现复杂,没有商业 驱动力,未被实际采用。
system v进程间通信原理
system v进程间通信原理
System V进程间通信原理指的是在Unix-like操作系统中，通过System V的机制进行进程间通信的原理。
System V提供了三种主要的进程间通信方式：消息队列、信号量和共享内存。
1. 消息队列：进程通过将消息发送到消息队列中，然后其他进程可以从队列中接收这些消息。
消息队列是一种先进先出的数据结构，确保消息的有序传递。
发送和接收进程必须使用特定的标识符来访问消息队列。
2. 信号量：信号量是一个计数器，用于控制多个进程对共享资源的访问。
进程可以对信号量进行P（通过资源）和V（释放资源）操作。
当一个进程需要访问共享资源时，它先进行一次P操作，如果信号量大于0，则允许进程访问资源，然后进程对信号量进行一次V操作来释放资源。
如果信号量等于0，则进程必须等待，直到信号量大于0。
3. 共享内存：共享内存是一块被多个进程共享的内存区域。
多个进程可以将共享内存映射到它们自己的地址空间中，并可以直接访问这些共享内存。
共享内存的读取和写入速度较快，但需要确保多个进程之间对共享内存的访问是同步和互斥的，以避免数据不一致的问题。
System V进程间通信原理的核心思想是通过一系列的系统调
用来实现进程间的信息传递和资源共享，从而实现进程之间的协作和同步。
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➢ key：可由ftok()函数产生或定义为IPC_PRIVATE常量 ➢ oflag：包括读写权限，还可以包含IPC_CREATE和IPC_EXCL标
志位，组合效果如下
oflag标志 无特殊标志
IPC_CREAT IPC_CREAT|IPC_EXCL
IPC对象不存在 出错，
errno=ENOENT 成功，创建新对象 成功，创建新对象
❖ 操作函数（XXX代表msg、sem、shm三者之一）
➢ XXXget()：获得IPC标识符 ➢ XXXctl()：控制IPC资源
❖ 操作模式
➢ 先通过XXXget()创建一个IPC资源，返回值是该IPC资源 ID
➢ 随后操作均以IPC资源ID为参数以对相应的IPC资源进行 操作
➢ 其他进程可通过XXXget() 取得已有的IPC资源ID（权限 允许的话），并对其操作
9
IPC对象获取的内核函数
❖ 函数原型
➢ nt sys_semget(key_t key,int nsems,int oflag)； ➢ int sys_msgget(key_t key,int oflag)； ➢ int sys_shmget(key_t key,int size,int oflag)；
➢ key_t ftok( char * filename, int id)；
❖ 功能说明
➢ 将一个已存在的文件名(该文件必须是存在而且可以访问 的)和一个整数标识符id转换成一个key_t值
➢ 在Linux系统实现中，调用该函数时，系统将文件的索引 节点号取出，并在前面加上子序号，从而得到key_t的返 回值
❖ IPC标识符
➢ 由内核分配给IPC对象，在系统内部是唯一的 ➢ IPC对象标识符的获取：XXXget()
✓ 将IPC键传递给以sys_打头的内核函数，并为用户分配 一个与IPC对象相对应的数据结构。
✓ 返回一个32位的IPC标识符，进程使用此标识符对这 个资源进行访问。
8
IPC键的创建
❖ 创建函数
息 ❖ 当一个进程收பைடு நூலகம்多个消息时，可将它们排成一个消
息队列
13
消息队列全局数据结构
struct ipc_ids msg_ids int size ……
……
……
struct ipc_id*
struct ipc_ids ipcid[n-1]
ipcid[0] ……
ipcid[n]{ struct kern_ipc_perm* }
第4章 System V IPC进程通信
实验目的
❖理解System V IPC通信机制工作原理 ❖ 掌握和使用共享主存实现进程通信 ❖ 掌握和使用消息队列实现进程通信 ❖ 掌握和使用信号量实现进程同步
2
主要内容
❖ 背景知识
➢ System V的进程间通信机制 ➢ 消息队列 ➢ 信号量 ➢ 共享主存
❖ 共同点
➢ 通过 System V IPC 对象通信时，需传递该对象的唯一IPC标识符 ➢ 访问System V IPC 对象时必须经过许可检验 ➢ System V IPC对象访问权限的设置由对象的创建者实现 ➢ IPC通信机制把IPC对象的IPC标识符作为对系统资源表的索引
4
System V IPC共有操作
➢ 表示每一个IPC资源的属性，用来控制操作权限
➢ cuid和cgid成员设置为创建者进程的有效用户ID和有效组ID，合称为 创建者ID
➢ uid和gid成员设置为拥有者进程的有效用户ID和有效组ID，合称为属 主ID
➢ key：为整型，由用户提供，用于申请一个IPC标识符 ➢ mode：指该资源的所有者、组以及其他用户对资源的读、写访问权
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主要内容
❖ 背景知识
➢ System V的进程间通信机制 ➢ 消息队列 ➢ 信号量 ➢ 共享主存
❖ 实验内容
➢ 消息队列实现进程间通信 ➢ 信号量实现进程同步 ➢ 基于信号量采用多线程技术实现进程同步 ➢ 共享主存实现进程间通信
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消息队列
❖ 是一个格式化的可变长信息单位 ❖ 消息机制允许一个进程向任何其他进程发送一个消
➢ 当消息队列中无合适消息时，接收进程进入睡眠状态并添加到相应 的q_receivers队列
struct msg_queue struct kern_ipc_perm time_t q_stime
……
……
struct list_head q_senders
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msg_queue结构定义
❖ 定义位置：linux/ipc/msg.c ❖ 若IPC_NOWAIT未被设置
➢ 消息队列容量已满时，发送进程进入睡眠状态并添加到相应的 q_senders队列
❖ 实验内容
➢ 消息队列实现进程间通信 ➢ 信号量实现进程同步 ➢ 基于信号量采用多线程技术实现进程同步 ➢ 共享主存实现进程间通信
3
System V IPC概述
❖ IPC资源
➢ 表示单独的消息队列、共享内存或是信号量集合
❖ 具有相同类型的接口函数
➢ 信号量实现与其他进程同步 ➢ 消息队列以异步方式为通信频繁、但数据量少的进程通信提供服务 ➢ 共享主存为数据量大的进程间通信提供服务
限 ➢ Seq：表示位置使用序列号，在计算IPC标识符时使用
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IPC对象标识符与IPC键
❖ IPC键
➢ 是IPC对象的外部表示，可由程序员选择 ➢ 如果键是公用的，则系统中所有进程通过权限检查后，
均可找到和访问相应IPC对象 ➢ 如果键是私有的，则键值为0 ➢ 每个进程都可建立一个键值为0的私有IPC对象
IPC对象已存在 成功，引用已存在对象
成功，引用已存在对象 出错，errno=EEXIST
10
IPC对象权限位的设定
❖ 八进制表示格式
➢ 0400：由用户(属主)读 ➢ 0200：由用户(属主)写 ➢ 0040：由(属)组成员读 ➢ 0020：由(属)组成员写 ➢ 0004：由其他用户读 ➢ 0002：由其他用户写
5
IPC机制的公共数据结构
❖ ipc_ids结构[linux/ipc/util.h]
➢ 每一类IPC资源都有一个ipc_ids结构的全局变量，用于描 述同一类资源的公有数据
➢ 三个全局变量分别是semid_ds，msgid_ds和shmid_ds
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IPC机制的公共数据结构
❖ kern_ipc_perm结构[linux/ipc.h]