进程间通信实验报告
班级：10网工三班学生姓名：谢昊天学号：1215134046
实验目的和要求：
Linux系统的进程通信机构 (IPC) 允许在任意进程间大批量地交换数据。本实验的目的是了解和熟悉Linux支持的消息通讯机制及信息量机制。
实验内容与分析设计：
（1）消息的创建，发送和接收。
①使用系统调用msgget (), msgsnd (), msgrev (), 及msgctl () 编制一长度为1k 的消息的发送和接收程序。
②观察上面的程序，说明控制消息队列系统调用msgctl () 在此起什么作用？
（2）共享存储区的创建、附接和段接。
使用系统调用shmget(),shmat(),sgmdt(),shmctl()，编制一个与上述功能相同的程序。（3）比较上述（1），（2）两种消息通信机制中数据传输的时间。
实验步骤与调试过程：
1.消息的创建，发送和接收：
(1)先后通过fork( )两个子进程，SERVER和CLIENT进行通信。
(2)在SERVER端建立一个Key为75的消息队列，等待其他进程发来的消息。当遇到类型为1的消息，则作为结束信号，取消该队列，并退出SERVER 。SERVER每接收到一个消息后显示一句“(server)received”。
(3)CLIENT端使用Key为75的消息队列，先后发送类型从10到1的消息，然后退出。最后的一个消息，既是 SERVER端需要的结束信号。CLIENT每发送一条消息后显示一句“(client)sent”。
(4)父进程在 SERVER和 CLIENT均退出后结束。
2.共享存储区的创建，附接和断接：
(1)先后通过fork( )两个子进程，SERVER和CLIENT进行通信。
(2)SERVER端建立一个KEY为75的共享区，并将第一个字节置为-1。作为数据空的标志.等待其他进程
发来的消息.当该字节的值发生变化时，表示收到了该消息，进行处理.然后再次把它的值设为-1.如果遇到的值为0，则视为结束信号，取消该队列，并退出SERVER.SERVER 每接收到一次数据后显示”(server)received”.
(3)CLIENT端建立一个为75的共享区，当共享取得第一个字节为-1时, Server端空闲，可发送请求. CLIENT 随即填入9到0.期间等待Server端再次空闲.进行完这些操作后, CLIENT退出. CLIENT每发送一次数据后显示”(client)sent”.
(4)父进程在SERVER和CLIENT均退出后结束。
实验结果：
1．消息的创建，发送和接收：
由 Client 发送两条消息，然后Server接收一条消息。此后Client Server交替发送和接收消息。最后一次接收两条消息。Client 和Server 分别发送和接收了10条消息。message 的传送和控制并不保证完全同步，当一个程序不再激活状态的时候，它完全可能继续睡眠，造成上面现象。在多次send message 后才 receive message.这一点有助于理解消息转送的实现机理。
2.共享存储区的创建，附接和断接：
在运行的过程中，发现每当client发送一次数据后，server要等大约0.1秒才有响应。同样，之后client又需要等待大约0.1秒才发送下一个数据。出现上述的应答延迟的现象是程序设计的问题。当client端发送了数据后，并没有任何措施通知server端数据已经发出，需要由client的查询才能感知。此时，client端并没有放弃系统的控制权，仍然占用CPU 的时间片。只有当系统进行调度时，切换到了server进程，再进行应答。这个问题，也同样存在于server端到client的应答过程之中。
3 比较两种消息通信机制中的数据传输的时间：
由于两种机制实现的机理和用处都不一样，难以直接进行时间上的比较。如果比较其性能，应更加全面的分析。
(1)消息队列的建立比共享区的设立消耗的资源少.前者只是一个软件上设定的问题，后者需要对硬件操作，实现内存的映像，当然控制起来比前者复杂.如果每次都重新进行队列或共享的建立，共享区的设立没有什么优势。
(2)当消息队列和共享区建立好后，共享区的数据传输，受到了系统硬件的支持，不耗费多余的资源；而消息传递，由软件进行控制和实现，需要消耗一定的CPU资源.从这个意义上讲，共享区更适合频繁和大量的数据传输。
(3)消息的传递，自身就带有同步的控制.当等到消息的时候，进程进入睡眠状态，不再消耗CPU资源.而共享队列如果不借助其他机制进行同步，接受数据的一方必须进行不断的查询，白白浪费了大量的CPU资源.可见消息方式的使用更加灵活。
疑难小结：
通过本次实验让我了解了进程间通信，message的传送和控制并不保证完全同步，当一个程序不再激活状态的时候，它完全可能继续睡眠，在多次send message 后才 receive message.这一点有助于理解消息转送的实现机理。并且了解了只有当系统进行调度时，切换到了server进程，再进行应答。这个问题，也同样存在于server端到client的应答过程之中。加深了对进程概念的理解，明确进程间通信的原理，进一步认识并发执行的实质。巩固了课本上所学到的知识。
主要算法和程序清单：
1.消息的创建，发送和接收：
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/msg.h>
#include <sys/ipc.h>
#define MSGKEY 75          /*定义关键词MEGKEY*/
struct msgform                /*消息结构*/
{
long mtype;
char mtexe[100];        /*文本长度*/
}msg;
int msgqid,i;
void CLIENT( )
{
int i;
msgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT);
for(i=10;i>=1;i--)
{
printf("(client)sent\n");
msgsnd(msgqid,&msg,1030,0);      /*发送消息msg入msgid消息队列*/ }
exit(0);
}
void SERVER( )
{进程通信方式
msgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT); /*由关键字获得消息队列*/
do
{
msgrcv(msgqid,&msg,1030,0,0);  /*从队列msgid接受消息msg*/
printf("(server)receive\n");
}pe!=1);            /*消息类型为1时，释放队列*/
msgctl(msgqid, IPC_RMID,0);
}
main()
{
if(fork())
{
SERVER();
wait(0);
}
else CLIENT( );
}
2.共享存储区的创建，附接和断接：
#include<sys/types.h>
#include<sys/msg.h>
#include<sys/ipc.h>
#define SHMKEY  75                  /*定义共享区关键词*/
int shmid,i;
int *addr;
CLIENT()
{
int i;
shmid=shmget(SHMKEY,1024, 0777|IPC_CREAT);    /*获取共享区，长度1024，关键词SHMKEY*/
addr=shmat(shmid,0,0);                /*共享区起始地址为addr*/
for(i=9;i>=0;i--)
{
while(*addr!= -1);
printf("(client)sent\n");                /*打印（client）sent*/
*addr=i;                            /*把i赋给addr*/
}
exit(0);
}
SERVER()
{
do
{
while(*addr = =-1);
printf("(server)received\n%d",*addr);              /*服务进程使用共享区*/
if(*addr!=0)
*addr=-1;
} while(*addr);
wait(0);
shmctl(shmid,IPC_RMID,0);
}
main()
{
shmid=shmget(SHMKEY,1024,0777|IPC_CREAT);  /*创建共享区*/
addr=shmat(shmid,0,0);                        /*共享区起始地址为addr*/ *addr=-1;
if(fork())
{
SERVER();
}
else
{
CLIENT();
}

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