杭电操作系统实验三报告
写给看这篇博客的杭电学弟：
按理说操作系统实验应该自己做，这样能锻炼自己。鉴于我的报告还是比较有参考价值，能让以后的同学参考一下，就做成md的形式。
实验三报告
一、实验内容：
（1）实验名：Linux进程管理
（2）实验要求：
1）实现一个模拟的shell
2）实现一个管道通信程序
3）利用Linux消息队列通信机制实现两个线程间的通信
4）利用Linux共享内存通信机制实现两个进程间的通信
二、实验思路
（1）实验一
pid = fork()会返回多个值，只需在fork()后使用多个判断语句即可。
pid<0表示错误，我打印error之后退出
pid=0表示子进程运行，使用execl替换进程，替换为我们想要的进程，如cmd.o。
pid>0表示父进程运行，使用wait(NULL)函数等待所有子进程的退出。
效果见实验结果（1）
代码见附录demo1
（2）实验二
使用7个信号量：
Mutex = sem_open(“Mutex”, O_CREAT, 0666, 1);
send1 = sem_open(“send1”, O_CREAT, 0666, 1);
send2 = sem_open(“send2”, O_CREAT, 0666, 1);
send3 = sem_open(“send3”, O_CREAT, 0666, 1);
receive1 = sem_open(“receive1”, O_CREAT, 0666, 0);
receive2 = sem_open(“receive2”, O_CREAT, 0666, 0);
receive3 = sem_open(“receive3”, O_CREAT, 0666, 0);
1）
建立无名管道：
int fd[2];
int ret = pipe(fd);//无名管道
2）先fork三个子进程，编写各自的操作
每个子进程等待各自的send信号量，再等待Mutex信号量，进行，完成后释放各自的receiver：
P(send)
P(Mutex)
。。。发送内容到管道。。。
V(receiver)
V(Mutex)
父进程等待三个receiver信号量，接收管道内容后，释放三个send信号量：
P(receiver1)
P(receiver2)
P(receiver3)
P(Mutex)
。。。发送内容到管道。。。
V(receiver1)
V(receiver2)
V(receiver3)
V(Mutex)
效果见实验结果（2）
代码见附录demo2
（3）实验三
四个信号量：
sem_send = sem_open(“send”, O_CREAT, 0666, 1);
sem_receive = sem_open(“receive”, O_CREAT, 0666, 0);
sem_over1 = sem_open(“over1”, O_CREAT, 0666, 0);
sem_over2 = sem_open(“over2”, O_CREAT, 0666, 0);
发送：（以sender1为例）
While(1)
{
P(send)
发送消息给接收消息队列
if(发送的是”exit”)
Break;
P(receive)
}
P(over1)
发送退出消息
V(send)
退出
接收：
Int flag1 = 0;
Int flag2 = 0;
While(1)
{
P(receive)
发送消息给接收消息队列
if(接收到的是1发来的”exit”)
Flag1 = 1
V(over1)
if(接收到的是2发来的”exit”)
Falg2 = 1
V(over2)
P(send)
If(flag1 && flag2)
Break;
}
退出
代码见附录demo3
（4）实验四
1）
共享内存中放的是字符串
支持不断地发送，不断地接收（加接收延时即可）
在发送消息中，第一位表示是哪个发送者发送的，以此区分发送者。
2）
sem_send = sem_open(“send”, O_CREAT, 0666, 2);
sem_receive = sem_open(“receive”, O_CREAT, 0666, 0);
sem_over1 = sem_open(“over1”, O_CREAT, 0666, 0);
sem_over2 = sem_open(“over2”, O_CREAT, 0666, 0);
发送：
While(1)
P(send)
发送信息
V(receive)
P(over1)
显示传回信息
V(send)
接收：
Int flag1 = 0;
Int flag2 = 0;
While(1)
P(receive)
If(是sender1发送的)
If(发送的是“exit”)
Flag1 = 1
V(over1)
If(是sender2发送的)
If(发送的是“exit”)
Falg2 = 1
V(over2)
三、实验结果与遇到的问题
（1）实验一
遇到的问题及解决：一开始父进程没有等待子进程结束导致出错
（2）实验二
经测试，可以做到不同顺序！.：
遇到的问题及解决：一开始连续三个fork()，其实创建了孙子进程，并不是三个并列的子进程，正确写法是：
pid1 = fork();
if(pid1 > 0)
{
pid2 = fork();
if(pid2 > 0)
{
pid3 = fork();
}
}
遇到的问题及解决：接收的数据乱码。原因是当初放数据时，没有考虑‘\0’的存在，应该合理设计，只在最后加‘\0’。
（3）实验三
支持多终端发送，单终端接收。
发送顺序不是固定。
遇到的问题及解决：无法申请到消息队列，试过各种方法，都是返回-1。重启就行了，估计是调试太多次，把能用的消息队列都搞没了。
（4）实验四
支持多终端发送，单终端接收。
发送顺序不是固定。
四、实验总结
这个实验我是最早验收成功的。一开始，投机求巧，只完成第四个小实验的多终端，而第三个小实验依旧使用单终端多线程（参考网上的），刚好贾老师出差就找赵伟华老师验收，是想让自己碰碰运气，结果运气不好只演示第三个，结果分数有点低。一开始的心态的确和大多数人一样，觉得水水过就好了，后来看到室友都实现了第三个实验的多终端，我也不甘示弱，还是把第三个小实验重写了一下。
六、附录
（1）Demo1
#include （2）Demo2
#include （3）Demo3
//线程间的通信s_r.h
//IPC消息队列
#include //sender1.c
#include "s_r.h"
int main()
{
int msgid;//消息队列标识符
scanf("%d", &msgid);
printf("%d\n", msgid);
init_signal();
char str[100];
struct my_msgbuf s_msg;//消息发送区
s_msg.mtype = 1;
s_msg.sendid=1;
//不断发送
while(1)
{
memset(str, '\0', strlen(str));
printf("\ntid:%u 线程1发送: ", (unsigned int)pthread_self());
scanf("%s", str);
sem_wait(sem_send);
if(strcmp(str, "exit") == 0)
{
strcpy(s_msg.mtext, "end1");
msgsnd(msgid, &s_msg, sizeof(struct my_msgbuf), 0);
sem_post(sem_receive);
break;
}
strcpy(s_msg.mtext, str);
printf("%s", s_msg.mtext);
msgsnd(msgid, &s_msg, sizeof(struct my_msgbuf), 0);
sem_post(sem_receive);
}
sem_wait(sem_over1);
struct my_msgbuf r_msg;
msgrcv(msgid, &r_msg, sizeof(struct my_msgbuf), 0, 0);
printf("****线程1收到线程%d的: %20s\n", r_msg.sendid, r_msg.mtext);
sem_post(sem_send);
return 0;
// pthread_exit(NULL);//线程终止
}
//sender2.c
#include "s_r.h"
int main()
{
int msgid;//消息队列标识符
scanf("%d", &msgid);
printf("%d\n", msgid);
init_signal();
char str[100];
struct my_msgbuf s_msg;//消息发送区
s_msg.mtype = 1;
s_msg.sendid= 2;
//不断发送
while(1)
{
printf("\ntid:%u 线程2发送: ", (unsigned int)pthread_self());
scanf("%s", str);
sem_wait(sem_send);
if(strcmp(str, "exit") == 0)
{
strcpy(s_msg.mtext, "end2");
msgsnd(msgid, &s_msg, sizeof(struct my_msgbuf), 0);
sem_post(sem_receive);
break;
}
strcpy(s_msg.mtext, str);
msgsnd(msgid, &s_msg, sizeof(struct my_msgbuf), 0);
sem_post(sem_receive);
}
sem_wait(sem_over2);
struct my_msgbuf r_msg;
msgrcv(msgid, &r_msg, sizeof(struct my_msgbuf), 0, 0);
printf("****线程2收到线程%d的: %20s\n", r_msg.sendid, r_msg.mtext);
sem_post(sem_send);
return 0;
// pthread_exit(NULL);//线程终止
}
//receiver.c
#include "s_r.h"
int main()
{
int msgid;//消息队列标识符
msgid = msgget(IPC_PRIVATE, 0666|IPC_CREAT);
printf("%d\n", msgid);
sem_unlink("send");
sem_unlink("receive");
sem_unlink("over1");
sem_unlink("over2");
init_signal();
struct my_msgbuf r_msg;//消息接受区
struct my_msgbuf s_msg;
s_msg.mtype = 2;
s_msg.sendid = 3;
int flag_over1 = 0;
int flag_over2 = 0;
while (1)
{
sem_wait(sem_receive);
msgrcv(msgid, &r_msg, sizeof(struct my_msgbuf), 0, 0);
printf("********线程3收到线程%d的: %20s\n", r_msg.sendid, r_msg.mtext);
if (r_msg.sendid == 1)
{
if (strcmp(r_msg.mtext, "end1") == 0)
{
printf("发送over1\n");
strcpy(s_msg.mtext, "over1");
msgsnd(msgid, &s_msg, strlen(s_msg.mtext), 0);
sem_post(sem_over1);
flag_over1 = 1;
}
else
{
sem_post(sem_send);
}
}
else if(r_msg.sendid == 2)
{
if (strcmp(r_msg.mtext, "end2") == 0)
{
printf("发送over2\n");
strcpy(s_msg.mtext, "over2");
msgsnd(msgid, &s_msg, sizeof(struct my_msgbuf), 0);
sem_post(sem_over2);
flag_over2 = 1;
}
else
{
sem_post(sem_send);
}
}
if (flag_over1 && flag_over2)
break;
}
sem_unlink("send");
sem_unlink("receive");
sem_unlink("over1");
sem_unlink("over2");
return 0;
}
Makefile:
all: sender1 sender2 receiver
sender1: sender1.c
gcc sender1.c -pthread -o sender1
sender2: sender2.c
gcc sender2.c -pthread -o sender2
receiver: receiver.c
gcc receiver.c -pthread -o receiver
（4）Demo4
//sender1创建共享内存
#include "../t4/s_r.h"
int main()
{
//初始化信号量
sem_unlink("send");
sem_unlink("receive");
sem_unlink("over1");
sem_unlink("over2");
init_signal();
// printf("shmid: %d, shmp");
//初始化共享内存
memset((char *)shmp, '\0', MEM_MIN_SIZE);
char s_str[100];
char temp[MEM_MIN_SIZE];
while(1)
{
printf("输入你要发送的信息:\n");
scanf("%s", s_str);
sem_wait(sem_send);
//输入到共享内存中
memset((char *)shmp, '\0', MEM_MIN_SIZE);
strcpy(temp, (char *)shmp);
char t[2] = "1";
strcat(temp, t);
strcat(temp, s_str);
strcpy((char *)shmp, temp);
sem_post(sem_receive);
sem_wait(sem_over1);
char r_str[100];
strcpy(r_str, (char *)shmp);
printf("接收到: %s\n", r_str);
if(strcmp(r_str, "over1") == 0)
{
break;
}
sem_post(sem_send);
}
printf("退出sender1!!\n");
shmdt(shmp);
exit(0);
}
//sender2创建共享内存
#include "../t4/s_r.h"
int main()
{
init_signal();
// printf("shmid: %d, shmp");
//初始化共享内存
memset((char *)shmp, '\0', MEM_MIN_SIZE);
char s_str[100];
char temp[MEM_MIN_SIZE];
while(1)
{
printf("输入你要发送的信息:\n");
scanf("%s", s_str);
sem_wait(sem_send);
//输入到共享内存中
memset((char *)shmp, '\0', MEM_MIN_SIZE);
strcpy(temp, (char *)shmp);
char t[2] = "2";
strcat(temp, t);
strcat(temp, s_str);
strcpy((char *)shmp, temp);
sem_post(sem_receive);
sem_wait(sem_over2);
char r_str[100];
strcpy(r_str, (char *)shmp);
printf("接收到: %s\n", r_str);
if(strcmp(r_str, "over2") == 0)
{
break;
}
sem_post(sem_send);
}
printf("退出sender2!!\n");
shmdt(shmp);
exit(0);
}
//receiver
#include "../t4/s_r.h"
int main()
{
init_signal();
int flag_end1 = 0;
int flag_end2 = 0;
char r_str[100];
char temp[MEM_MIN_SIZE];
while(1)
{
sem_wait(sem_receive);
char recv[100];
strcpy(recv, (char *)shmp);
strncpy(r_str, recv+1, strlen(recv));
printf("从sender%c 接收到: %s\n",recv[0],r_str);
if(recv[0] == '1')
{
if(strcmp(r_str, "exit") == 0)
{
char s_str[100]="over1";
memset((char *)shmp, '\0', MEM_MIN_SIZE);
strcpy(temp, (char *)shmp);
strcat(temp, s_str);
strcpy((char *)shmp, temp);
flag_end1 = 1;
}
else
{
char s_str[100]="receiver success";
memset((char *)shmp, '\0', MEM_MIN_SIZE);
strcpy(temp, (char *)shmp);
strcat(temp, s_str);
strcpy((char *)shmp, temp);
}
sem_post(sem_over1);
}
if(recv[0] == '2')
{
if(strcmp(r_str, "exit") == 0)
{
char s_str[100]="over2";
memset((char *)shmp, '\0', MEM_MIN_SIZE);
strcpy(temp, (char *)shmp);
strcat(temp, s_str);
strcpy((char *)shmp, temp);
flag_end2 = 1;
}
else
{
char s_str[100]="receiver success";
memset((char *)shmp, '\0', MEM_MIN_SIZE);
strcpy(temp, (char *)shmp);
strcat(temp, s_str);
strcpy((char *)shmp, temp);
}
sem_post(sem_over2);
}
if(flag_end1 == 1 && flag_end2 == 1)
{
break;
}
}
sem_unlink("send");
sem_unlink("receive");
sem_unlink("over1");
sem_unlink("over2");
shmdt(shmp);
shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
printf("接收端退出!!\n");
exit(0);
}
//s_r.h
#include Makefile:
all: sender1 sender2 receiver
sender1: sender1.c
gcc sender1.c -pthread -o sender1
sender2: sender2.c
gcc sender2.c -pthread -o sender2
receiver: receiver.c
gcc receiver.c -pthread -o receiver