Linux操作系统实验：shmctl函数详解及进程控制

"这篇文档主要介绍了Linux操作系统的进程管理和IPC（Inter Process Communication）通信机制，特别是 shmctl 函数在共享内存管理中的应用。实验内容包括实现Linux安装与基础操作、进程控制、同步与IPC，以及对 shmctl 函数的详细解释。" shmctl 函数是 Linux 操作系统中用于管理共享内存的关键接口，它允许程序员对共享内存区域执行各种操作。该函数原型如下： ```c #include <sys/shm.h> int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buff); ``` 其中： - `shmid` 是共享内存区域的标识符，通过 `shmget` 函数获取。 - `cmd` 是指定要执行的操作，有以下三个命令： - IPC_RMID：这个命令用于从系统中删除指定的共享内存区域，并解除与其关联的所有连接。执行此命令后，所有尝试访问该共享内存的进程将收到错误。 - IPC_SET：此命令允许设置共享内存的权限和所有权。通过 `struct shmid_ds` 结构体中的 `shm_perm.uid`、`shm_perm.gid` 和 `shm_perm.mode` 成员，可以修改相应的用户ID、组ID和访问权限。同时，`shm_ctime` 的值会被更新为当前时间。 - IPC_STAT：此命令用于获取共享内存区域的当前状态，它会将共享内存的描述符结构 `shmid_ds` 复制到由 `buff` 指向的内存区域。 实验中提到的进程控制相关系统调用： - `fork()`：创建一个新的子进程，新进程与父进程几乎完全一样，除了进程ID（PID）和一些特定的属性。在成功创建后，父进程得到子进程的 PID，而子进程得到 0。 - `wait()`：父进程调用 `wait()` 会阻塞，直到其一个子进程终止。它返回终止子进程的 PID。 - `exit()`：子进程调用 `exit()` 会结束自己的执行，释放资源，并将状态传递给父进程。在进程变为僵尸状态（SZOMB）后，父进程可以通过 `wait()` 接收其状态。 - `getpid()`：获取当前进程的 PID。 进程同步与互斥通常通过锁机制实现，例如 `lockf()` 函数。它可以对文件的指定区域加锁或解锁，以确保多个进程在访问同一资源时不会发生冲突。当 `mode` 参数为 1 时加锁，为 0 时解锁。通过这种方式，可以确保在给定区域内的数据一致性，防止数据竞争问题。 实验内容涵盖了从基本的进程创建、执行到进程间的同步和通信，这些都是操作系统学习的基础。通过这样的实验，学生可以深入理解操作系统如何管理进程以及进程间如何安全地通信。