共享内存与信号量：进程间通信实践

进程间的通信（IPC）是操作系统中不同进程之间传递信息和协调工作的重要机制。在这个实验设计中，主要关注的是共享内存作为进程间通信的一种高效方式。共享内存允许在同一台机器上运行的多个进程直接访问同一块内存区域，无需数据复制，从而加快了数据传输速度。 首先，我们看到一个名为`server.c`的C语言代码片段，它通过系统调用实现了共享内存的操作。在这个过程中，涉及到以下几个关键步骤： 1. **共享内存创建**： - 使用`ftok()`函数生成一个唯一的键值（键shmid），用于标识共享内存资源。这里分别使用了字符串"server.c"和"client.c"作为键值，表示两个进程的共享资源。 - 使用`shmget()`系统调用创建共享内存区域，传入键值、内存大小（1024字节）和权限（0666，通常包括可读、写和可执行权限，以及IPC_CREAT标志表示如果不存在则创建）。 2. **共享内存映射**： - 调用`shmat()`函数将创建的共享内存区域映射到当前进程的地址空间中，这样进程可以直接通过指定的地址`addr`来访问共享内存。 - 如果映射失败，会输出错误消息并终止进程。 3. **信号量操作**： - 共享内存除了提供直接的数据交换外，还可能配合信号量（semaphores）来控制对共享资源的访问。代码中定义了一个信号量`semid`，用于同步对共享内存的访问。 - `semget()`函数用于创建或获取信号量，设置初始值为1，表示有一个可用资源。 - `semop()`函数用于信号量的P（post，发布）操作，减少信号量计数值，当计数值变为0时表示资源被占用，进程等待；V（wait，取）操作增加信号量计数值，释放一个被占用的资源。 通过共享内存，`server.c`进程负责初始化和维护共享数据，而`client.c`进程可以读取或修改这些数据，通过信号量的机制确保对共享内存的访问安全有序。这种通信方式适合于需要高性能数据交换且对实时性要求较高的场景，如多线程或分布式应用中的协作。