南方科大操作系统实验：进程间通信（二）-共享内存、消息队列与信号量

实验七进程间通信（二）是南方科技大学计算机操作系统课程中的一个重要环节，其核心目标是让学生深入了解和实践进程间通信的三种主要方式：共享内存、消息队列和信号量。这些进程间通信（IPC，Inter-Process Communication）机制是在Linux内核层面支持的，它们允许不同进程之间的有效协作和数据交换。 首先，实验的主要目的是： 1. **理解共享内存、消息队列和信号量**：这三大IPC工具是操作系统内核中的关键概念，它们分别为进程提供了直接访问、有序传递消息以及同步控制的手段。共享内存使得进程可以共享同一块物理内存区域，而消息队列则用于异步传递消息，信号量则用于控制对共享资源的并发访问。 2. **掌握编程实现**：学生需学会如何通过调用特定的系统函数，如`ftok()`、`shmget()`和`msgget()`等，来创建、获取和操作这些IPC对象。例如，`ftok()`函数接收一个文件路径和项目标识符，生成一个适合与IPC相关联的键值，以便后续进程通过相同的键找到并使用共享内存。 在实验准备阶段，参与者需要： - **复制实验文件到指定目录**：将课堂提供的lab7文件复制到raspberry/prj_os/lab7路径下。 - **编译程序**：执行`make`命令来确保程序正确编译。 实验内容主要包括以下步骤： - **查看IPC对象**：通过shell命令`ipcs -a`，可以检查系统中所有存在的共享内存、消息队列和信号量，观察它们的编号和状态。 - **共享内存操作**：创建共享内存时，通过`ftok()`获取一个键值，然后`shmget()`函数获取对应编号。两个进程可以通过相同的键找到彼此的共享内存区域，进行数据交换。 - **通信示例**：通过图形化的解释，展示了进程如何通过键值找到并操作其他进程创建的共享内存，这体现了进程间通信的基本原理。 这个实验不仅涉及理论知识，更强调了实际编程技能的运用，使学生能够熟练地在Linux环境下利用共享内存、消息队列和信号量进行高效、安全的进程间通信。通过这个过程，学生能够深化对操作系统内核工作原理的理解，提高编写多进程程序的能力。