前言

课程设计开始了，实验很有意思，写博客总结学到的知识
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为了美观，实验源代码在结尾处，整合版见下
链接：https://pan.baidu.com/s/1rXj1QJGuw-BVc5sQWret9w
提取码：Lin2
操作系统课程设计源代码
本次操作系统课程设计合集
操作系统课设之Windows 进程管理
操作系统课设之Linux 进程管理
操作系统课设之Linux 进程间通信
操作系统课设之Windows 的互斥与同步
操作系统课设之内存管理
操作系统课设之虚拟内存页面置换算法的模拟与实现
操作系统课设之基于信号量机制的并发程序设计
操作系统课设之简单 shell 命令行解释器的设计与实现
仅用于学习，如有侵权，请联系我删除

实验题目

Linux 进程间通信

实验目的

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，通过本实验，理解熟悉 Linux 支持的消息通信机制。

实验内容

实验原理：主要用到4个函数

int msgget(key_t key, int msgflag);

key：某个消息队列的名字，用ftok()产生 (函数ftok的返回值)或IPC_PRIVATE，获取消息队列的标识符，创建和访问一个消息队列。

int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

msqid：消息队列标识符，由msgget获得；
cmd：控制标识符，IPC_SET 命令：设置属主的用户标识符和组标识符，IPC_STAT 和 IPC_INFO 命令：获得资源状态信息，IPC_RMID 命令：释放这个资源；
buf：消息队列管理结构体，请参见消息队列内核结构说明部分。

int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

msqid：消息队列标识符；
msgp：发送给队列的消息。msgp可以是任何类型的结构体，但第一个字段必须为long类型，即表明此发送消息的类型，msgrcv根据此接收消息。msgp定义的参照格式如下：

    struct s_msg{ /*msgp定义的参照格式*/
     long type; /* 必须大于0,消息类型 */
           char mtext[256]; /*消息正文，可以是其他任何类型*/
    } msgp;

msgsz：要发送消息的大小，不含消息类型占用的4个字节,即mtext的长度；
msgflg：控制位，规定当核心用尽内部缓冲空间时应执行的动作

ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,int msgflg);

msqid：消息队列标识符；
msgp：存放消息的结构体，结构体类型要与msgsnd函数发送的类型相同；
msgsz：要接收消息的大小，不含消息类型占用的4个字节；
msgtyp：0：接收第一个消息；>0：接收类型等于msgtyp的第一个消息；<0：接收类型等于或者小于msgtyp绝对值的第一个消息；
msgflg：规定倘若该队列无消息，核心应当做什么事，如果此时设置了 IPC_NOWAIT 标志，则
立即返回，若在 flag 中设置了 MSG_NOERROR，且所接收的消息大小大于 size ，核心截断所接收的消息。
msgrcv()解除阻塞的条件有以下三个：
1.消息队列中有了满足条件的消息。
2.msqid代表的消息队列被删除。
3.调用msgrcv()的进程被信号中断。
用以上4个函数实现Linux系统下的通信。

实验步骤：
在Linux虚拟机下，用codeblocks新建一个project，将指导书的代码copy到main.cpp文件下，多次运行查看结果。
关键代码如下：

#define MSGKEY 75
struct msgform
{
    long mtype;
    char mtext[1030];
} msg;
int msgqid,i;
void CLIENT()
{
    int i;
    msgqid=msgget(MSGKEY,0777);
    for (i=10; i>=1; i--)
    {
        msg.mtype=i;
        printf("(client) sent \n");
        msgsnd(msgqid,&msg,1024,0);
    }
    exit(0);
}
void SERVER()
{
    msgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT);
    do
    {
        msgrcv(msgqid,&msg,1030,0,0);
        printf("(Server) recieved\n");
    }
    while(msg.mtype!=1);
    msgctl(msgqid,IPC_RMID,0);
    exit(0);
}
int main()
{
    while((i=fork())==-1);
    if(!i) SERVER();
    while((i=fork())==-1);
    if(!i) CLIENT();
    wait(0);wait(0);
    return 0;
}

四、实验结果与分析
运行结果如下：

多次结果运行结果均为上，只有极少数运行结果是client发送一条server接受一条。
对于以上结果，查阅资料可知：
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。
消息通信的特点：消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。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。

小结与心得体会

由于main函数两次fork(),最开始我认为server也会fork()出client子进程，也就是，我认为作为子进程的server还会生成”孙”进程，但是多次运行调试后，结果并不是我想的那样，单步调试加测试输出之后，我发现了 exit(0)，它在子函数里边，也就是说在执行完server()/client()子函数之后，子进程直接结束，不再返回main()函数。
对于Linux进程通信，之前了解的比较少，只是听说过管道的概念。这次验证实验了解了Linux进程间通信的基本方法，获益匪浅。
=w=

源代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/msg.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <unistd.h>
#include<sys/wait.h>
#define MSGKEY 75
struct msgform
{
    long mtype;
    char mtext[1030];
} msg;
int msgqid,i;
void CLIENT()
{
    int i;
    //flag 本身由操作允许权和控制命令值相“或”得到。
    msgqid=msgget(MSGKEY,0777);
    for (i=10; i>=1; i--)
    {
        msg.mtype=i;
        printf("(client) sent \n");
        //flag 规定当核心用尽内部缓冲空间时应执行的动作
        msgsnd(msgqid,&msg,1024,0);
    }
    exit(0);
}
void SERVER()
{
    //IPC_CREAT | 0400 是否该队列应被创建；
    msgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT);
    do
    {
        //type 是用户要读的消息类型：
        msgrcv(msgqid,&msg,1030,0,0);
        printf("(Server) recieved\n");
    }
    while(msg.mtype!=1);
    msgctl(msgqid,IPC_RMID,0);
    exit(0);
}
int main()
{
    while((i=fork())==-1);
    if(!i)
        SERVER();
    while((i=fork())==-1);
    if(!i)
        CLIENT();
    wait(0);
    wait(0);
    return 0;
}