linux 操作系统实验（六）_2、使用系统调用 fork()函数创建两个子进程,再用系统调用 signal()函数让父进程接

1. 掌握进程间通信之信号的用法
2. 掌握进程间通信之共享内存的使用方法
3. 掌握进程间通信之消息队列使用。

1. 信号实验；参考下以关于信号注册和信号捕捉的函数代码/*signal.c*/

#include <stdio.h>
 
#include <unistd.h>
 
#include<signal.h>
 
void f(int sig)
 
{
 
printf("catch signal %d\n",sig)；
 
}
 
int main()
 
{
              int i=0;
 
              signal(SIGINT,f);
 
              printf("pid=%d\n",getpid());
 
              while(1)
 
              {
 
                   printf("%d\n",i++);
 
                   sleep(1);
 
              }
 
              return 0;
 
}

要求：

1）将上题中的signal()函数改为sigaction()函数。

2）编写一段程序，使用系统调用函数fork( )创建两个子进程，再用系统调用函数

signal( )让父进程捕捉信号SIGINT（可以键入ctrl+c 来触发，也可以用kill 命令来

触发），当捕捉到中断信号后，父进程用系统调用函数kill( )向两个子进程发出信

号，子进程捕捉到父进程发来的信号后，分别输出下列信息后终止：

Child process 1 is killed by parent!

Child process 2 is killed by parent!

 

2.

                             

TIPS:

1.pause()函数是阻塞型的，并且非常重要的一点就是pause是不分信号类型的，只要能够捕捉到任何信号，它就会正确返回。它经常用来判断信号到底有没有到达，因为没有到达就会阻塞。

2.kill()函数是属于一个系统接口,它的用法是用来发送信号，而不是直接就kill掉一个进程。

3.linux系统中专门会建立一个信号队列（实时信号），用来处理接收到的各种信号，但注意，（非实时信号）同一种信号只会处理一次，这个队列中每个格子对应一种信号，同种信号如果有非常多个，也只会处理一次。而实时信号则不会造成信号丢失。

                  参考博客：https://blog.csdn.net/c1194758555/article/details/52848114

                  解析信号机制的一篇非常好的博客：https://blog.csdn.net/return_cc/article/details/78845346

基础工作流程：

1.用户可以使用alarm定时器，定时从内核发起信号发送给用户进程（或者使用kill发送信号给某进程）。它的流程大概是这样：

                                              

2.接下来是信号的收集以及后续的处理，signal（或者sigaction）函数，用于对指定的信号做指定的处理。如果不对信号处理，那么信号会被操作系统默认处理。

以上两个步骤只是针对32个标准信号的处理。

如果要处理一些特定的用户非常感性趣的信号，一般常用信号集合函数处理

1.创建信号集合，这个集合会专门编写一个处理函数去处理，这个处理函数就是sigaction。

2.信号集合创建完成后并不能马上就去使用信号处理函数，这个集合里可能含有不需要/不希望被处理的函数，因此使用信号屏蔽字sigprocmask去指定集合里面哪些信号被阻塞（信号一旦被阻塞就不能被进程接收到），起到过滤作用

3.使用信号处理函数sigaction处理特定希望处理的信号

4.还可以让进程检测，处理那些被屏蔽的信号，因为被屏蔽后，进程不知道还有哪些信号是存在的。

PS：所谓的屏蔽信号就是阻塞信号。

 

 

对于做实验一第二小题，我搞了大概6天，是的，一个实验搞了6天。终于弄通了。上面的例子只是科普下信号的基本知识，但是对于信号执行的机制还不是很懂，下面我用我的实验程序来讲解：

首先的我实验结论是：

1.子进程是以什么样的结果结束的，就必然会返回一个结果给父进程，当然这个结果可以是一个信号值，也可以是一个代表正常结束的0值，如果由于信号原因终止，父进程也会收到信号，即子进程退出时会给父进程发信号。

2.非可靠信号不排队，且执行信号处理程序时，会自动BLOCK当前处理的信号。这句话出自APUE这本书。意思就是，信号处理函数在捕捉到信号时，会执行信号 处理函数，并且，该种信号会被阻塞。这个结论，等下程序会证明。

3.kill不允许自身信号的发送

4.通过下面的宏来判断子进程的状态,尽管实际上编程时是比较少用的：

常用宏函数分为日如下几组： 
（1）、 WIFEXITED(status) 若此值为非0 表明进程正常结束。 
若上宏为真，此时可通过WEXITSTATUS(status)获取进程退出状态(exit时参数) 

（2）、 WIFSIGNALED(status)为非0 表明进程异常终止。 
若上宏为真，此时可通过WTERMSIG(status)获取使得进程退出的信号编号 

（3）、 WIFSTOPPED(status)为非0 表明进程处于暂停状态 
若上宏为真，此时可通过WSTOPSIG(status)获取使得进程暂停的信号编号 
（4）、 WIFCONTINUED(status) 非0表示暂停后已经继续运行。

（5） sleep函数虽然会使得进程暂时进入睡眠，但是一旦收到信号，进程马上会取消sleep态而进入响应，所以如果进程仍然是sleep的说明没有收到信号。

以上宏说明来自博客      ：https://blog.csdn.net/y396397735/article/details/53769865

实验如图：

实验结果：

结果分析：

请看实验程序和实验结果的箭头，当循环到1的时候，才设置了signal函数。所以，从一开始，由于kill发送给子进程信号中断，同时父进程没有设置signal函数，所以，i的值为0，1时，signal函数是不生效的，实验也看到，子进程也是中断才退出的。到了2以后，signal生效了，但是子进程确是正常退出了，首先父进程是没有办法收到中断信号的，除非是子进程退出会发送，父进程就能接收到。那么在i的值为1 的时候，子进程退出后，就发了中断信号给父进程了，那么由于信号处理函数会阻塞当前信号，下一次创建的子进程就收不到信号，中断信号停在了父进程这里（此时父进程还是活的，信号是被保留的，只不过阻塞了打不了给子进程）。即使你使用kill函数发送，也是失效的。

为了严谨些，注释掉一些代码：

上述实验代码把这个signal注释掉看看：

可以看到，子进程全部都是由于中断信号退出，非常棒！（子进程sleep后面的语句不执行，因为被中断了。）

 

2.练习sigprocmask函数的用法，程序填空。

实验结果：

可以看到，一旦设置屏蔽，进程将收不到这个中断，直到解除信号阻塞。

 

 

3、用共享内存实现进程间通讯，实现 reader 和 writer 两个进程分别为rosse.c 和jack.c，使它们通过共享内存交换数据。writer 从标准输入读入字符串写入共享内存，reader 把共享内存里的字符串打印到标准输出。

reader 和 writer 通过信号量实现同步

 

要做共享内存的实验，需要创建一片共享内存，顺便提一下，在操作系统中，提及的共享内存，一般以段表的形式实现，那么共享内存就是内核的一片虚拟内存，等到各个进程需要访问时，再进行映射到各个进程真实地址，言归正传，共享内存的创建需要IPC键值，这个东西是可以用ftok来创建，注意，这个ftok是利用同一个文件系统内inode值的唯一性加上一个子序列，创建出IPC键值的，这个键值就是个共享内存块标志，没有别的意义（你可以这样想，inode是磁盘的东西，某个文件标志啥的跟你内存有啥关系）。

shmget函数是创建一片虚拟共享内存，返回值是一个flag，标识着这片空间。

shmat函数是将创建的共享内存进行映射，返回值是具体的各个进程的内存地址。

 

实验如图：

rose.c:

结果：

这就是共享内存实验。

上述是属于linux的system-V信号量

还有POSIX有名信号量和无名信号量：

附上有名信号量版本的rose.c：

 

4.参考课本消息队列的实例，分别编写代表两个人的程序，他们之间用消息队列进行通信。消息队列中的消息类型是两类，分别是J2R代表jack发给rose的消息，R2J 代表Rose发给Jack的消息。

                                                  

写端代码：

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct message
{
	long type;
	char text[80];
 
 
};
int main()
{
	key_t key=ftok(".",123);
	int msgid=msgget(key,IPC_CREAT|0666);	
	struct message a;
	bzero(&a,sizeof a);
	fgets(a.text,80,stdin);
	a.type=200;
	msgsnd(msgid,&a,strlen(a.text),0);
}

 

读端：

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct message
{
	long type;
	char text[80];
 
 
};
int main()
{
	key_t key=ftok(".",123);
	int msgid=msgget(key,IPC_CREAT|0666);	
	struct message a;
	bzero(&a,sizeof a);
	
	//a.type=200;
	msgrcv(msgid,&a,80,200,0);
	printf("%s",a.text);
}

 

消息队列是存在于系统内核维护的一种数据结构，使用时会在内核中保存，需要撤销时，用msgctl删除。

关于消息队列的使用，参考博客：https://www.cnblogs.com/linjiqin/p/5720865.html