Linux进程间通信实验：管道、消息与共享存储

"本次实验是关于进程间通信的探索，主要涵盖了管道通信、信号量机制、消息通信机制以及共享存储区机制。实验旨在使学生掌握UNIX/Linux系统中的这些通信方式，特别是通过管道进行数据交换。" 实验三详细知识点： 1. **进程间通信 (IPC)** 进程间通信（IPC）是操作系统中一种允许不同进程之间交换大量数据的技术。在UNIX/Linux系统中，提供了多种IPC机制，包括信号量、管道、消息队列和共享内存等。 2. **管道通信** - **概念**：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，且连接的进程具有亲缘关系，通常是父子进程或兄弟进程。在本实验中，管道用于两个子进程P1和P2之间的通信。 - **创建**：使用`pipe()`系统调用创建一个无名管道。`pipe(filedes)`会返回两个文件描述符，filedes[0]用于读取，filedes[1]用于写入。 - **使用**：子进程P1和P2分别使用`write()`将数据写入管道，而父进程使用`read()`从管道中读取数据。为了确保顺序，通常需要配合同步机制，如锁。 3. **系统调用详解** - **`pipe()`**：创建管道，返回两个文件描述符。在实验中，这两个描述符被用来指定读端和写端。 - **`read()`**：从文件描述符指定的文件中读取数据到缓冲区。在管道通信中，`read()`用于从管道的读端读取数据。 - **`write()`**：将数据从缓冲区写入文件描述符指定的文件。在实验中，`write()`用于将数据写入管道的写端。 4. **同步与互斥** - **`lockf()`**：在实验代码中，`lockf(fd[1],1,0)`用于对写端加锁，以防止同时有两个进程写入管道。这里的`lockf()`函数提供了一种简单的同步机制，参数1表示锁定，0表示从当前位置开始锁定。 5. **代码示例** - 实验代码片段展示了如何使用`fork()`创建子进程，`pipe()`创建管道，以及`read()`和`write()`进行数据交换。子进程P1和P2分别通过`write()`将特定的消息写入管道，而父进程则使用`read()`按顺序读取这些消息。 6. **其他IPC机制** - **信号量机制**：用于进程间的同步和互斥，控制对共享资源的访问。 - **消息通信机制**：例如消息队列，允许进程发送和接收结构化数据。 - **共享存储区**：允许进程直接访问同一块内存区域，实现快速的数据交换。 通过这个实验，学生不仅能理解管道通信的基本原理，还能了解到操作系统中更广泛的进程通信机制，这对于理解和编写多进程应用程序至关重要。