2268

Синхронизация процессов. Обмен данными между процессами

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Цель работы: получить представление о сигналах в операционной системе UNIX и способах их перехвата и обработки, а также о синхронизации процессов при помощи сигналов и обмене данными между процессами с использованием разделяемой памяти.

Русский

2013-01-06

56 KB

12 чел.

Министерство образования РФ

Костромской Государственный Технологический Университет

Кафедра АМТ

Курс «Управляющие системы реального времени»

Лабораторная работа №2

Синхронизация процессов. Обмен данными между процессами

Выполнил:  Швайко А.В.

Группа:       99-А-18 «а»

Проверил:   Ершов В.Н.

Кострома 2003

Цель работы: получить представление о сигналах в операционной системе UNIX и способах их перехвата и обработки, а также о синхронизации процессов при помощи сигналов и обмене данными между процессами с использованием разделяемой памяти.

 

Иcпользуемые средства: ОС Linux, графическая оболочка KDE, среда разработки Anjuta, терминал.

 

1. Составить программу, содержащую бесконечный цикл с вызовом sleep и выводом на экран. Заблокировать сигнал SIGINT при помощи

а. Функции signal

б. Критической секции

Убедиться, что программа не реагирует на Control-C.

а)

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
int main()
{
 
int c;
 c=
0;
 signal(SIGINT, SIG_IGN);
 
while(1)
 {
   sleep(
1);
   fprintf(stderr,
"We want to write programs on C++ %d\n",c++);
 }
 
return 0;
}

б)

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
int main()
{
 
int c;
 sigset_t mysig;
 c=
0;
 sigaddset(&mysig, SIGINT);
 sigprocmask(SIG_SETMASK, &mysig, NULL);
 
while(1)
 {
   sleep(
1);
   fprintf(stderr,
"We want to write programs on C++ %d\n",c++);
 }
 sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &mysig, NULL);
 
return 0;
}

2. Модифицировать программу, установив обработчик сигнала SIGINT, выводящий на экран запрос на подтверждение завершения программы и по получении положительного ответа вызывающий функцию exit. Убедиться, что нажатие на Control C досрочно завершает сон процесса.

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
void obrab(int key)
{
 printf(
"Are you ready to stop process. Yes-1, No-0\n");
 scanf(
"%d",&key);
 
if (key == 1) exit(0);
}
int main()
{
 
int c;
 c=
0;
 signal(SIGINT, obrab);
 
while(1)
 {
   sleep(
1);
   fprintf(stderr,
"We want to write programs on C++ %d\n",c++);
 }
 
return 0;
}

3. Модифицировать обработчик сигнала SIGINT таким образом, чтобы он вызывал exit после получения третьего сигнала.

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
int n=0;
int obrab()
{
 n++;
 printf(
"Control-C number=%d\n",n);
 
if (n==3) exit (0);
}
int main()
{
 
int c;
 c=
0;
 signal(SIGINT, obrab);
 
while(1)
 {
   sleep(
1);
   fprintf(stderr,
"We want to write programs on C++ %d\n",c++);
 }
 
return 0;
}

4. Модифицировать бесконечный цикл основной программы таким образом, чтобы вызов sleep и вывод на экран находились внутри критической секции (но не весь цикл). Убедиться, что пока процесс «спит» внутри критической секции, для него откладывается только один сигнал SIGINT, независимо от числа нажатий на Control C.

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
int n=0;
int obrab()
{
 n++;
 printf(
"Control-C number=%d\n",n);
 
if (n==3) exit (0);
}
int main()
{
 
int c;
 sigset_t mysig;
 sigaddset(&mysig,SIGINT);
 c=
0;
 signal(SIGINT, obrab);
 
while(1)
 {
   sigprocmask(SIG_SETMASK, &mysig, NULL);
   fprintf(stderr,
"In critical part%d\n",c++);
   sleep(
3);
   sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &mysig, NULL);
 }
 
return 0;
}

5. Составить программу, устанавливающую обработчик сигнала от таймера реального времени и устанавливающую интервал между сигналами в 1,5 сек. Для контроля работы программы поместить в обработчик сигнала вывод на экран кода 0х07 (звуковой сигнал) или какой-либо строки. Перевести основную программу в

неактивное состояние

а. Вызовом pause()

б. Циклом while(1) pause()

Сравнить результаты.

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <sys/time.h>
int c;
void obrab()
{
 
char sig=0x07;
 c+=
1;
 fprintf(stderr,
"%cSignal number\t%d\n",sig,c);
}
int main()
{
 
struct itimerval tm;
    tm.it_value.tv_sec=
0;
    tm.it_value.tv_usec=
500000;
    tm.it_interval.tv_sec=
1;
    tm.it_interval.tv_usec=
500000;
   setitimer(ITIMER_REAL,&tm,NULL);
   signal(SIGALRM, obrab);
 
while(1) pause();
 
//pause();
 
return (0);
}

6.Составить 2 программы, обменивающиеся информацией через разделяемую память. Достаточно использовать одну переменную целого типа для обмена информацией и одну переменную целого типа для синхронизации. Оба процесса устанавливают обработчики от таймера реального времени. Первый с интервалом 0.2 сек, второй – 1 сек. Обработчик сигнала от таймера в первом процессе инкрементирует переменную в разделяемой памяти, а второй – выводит значение этой переменной на экран. Оба процесса должны завершиться после срабатывания обработчика сигнала от таймера во втором процессе 15-20 раз.

Передатчик:

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#define mem 0xAAAA

int* c;
int dmem;
char* pmem;
int* start;
int* end;

void obrab()
{
 fprintf(stderr,
"%d\n",*c);
 *c+=
1;
}
int main()
{
 
struct itimerval tm;
  tm.it_value.tv_sec=
0;
  tm.it_value.tv_usec=
500000;
  tm.it_interval.tv_sec=
0;
  tm.it_interval.tv_usec=
200000;
 setitimer(ITIMER_REAL,&tm,NULL);
 signal(SIGALRM, SIG_IGN);
 dmem=shmget(mem,getpagesize(),IPC_CREAT|S_IRUSR|S_IWUSR);
 pmem=(
char*)shmat(dmem,0,0);
 start=(
int*)pmem;
 c=(
int*)(pmem+sizeof(int));
 end=(
int*)(pmem+sizeof(int)+sizeof(int));

 signal(SIGALRM,obrab);
 *start=
0;

 
while(!*end) pause();
 *c=
0; *end=0;
 shmdt(pmem);
 
return 0;
}

Приемник:

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#define mem 0xAAAA
int* c;
int dmem;
char* pmem;
int* start;
int* end;
int ch;

void obrab()
{
 ch+=
1;
 fprintf(stderr,
"%d\t%d\n",*c,ch);
}
int main()
{
 
struct itimerval tm;
  tm.it_value.tv_sec=
0;
  tm.it_value.tv_usec=
200000;
  tm.it_interval.tv_sec=
1;
  tm.it_interval.tv_usec=
0;
 setitimer(ITIMER_REAL,&tm,NULL);
 signal(SIGALRM, SIG_IGN);
 dmem=shmget(mem,getpagesize(),IPC_CREAT|S_IRUSR|S_IWUSR);
 pmem=(
char*)shmat(dmem,0,0);
 start=(
int*)pmem;
 c=(
int*)(pmem+sizeof(int));
 end=(
int*)(pmem+sizeof(int)+sizeof(int));

 *end=
0;
 *start=
1;
 
while(*start);
 signal(SIGALRM, obrab);

 
while(ch<15) pause();
 *end=
1;
 
return 0;
}

7. Переработать схему взаимодействия «модели» и «регулятора». Для этого заменить сигналы от таймера пользовательскими сигналами. А источником пользовательских сигналов сделать третий процесс «диспетчер», который будет в цикле, исполняемом 15-20 раз, посылать 5 сигналов «модели» и 1 сигнал «регулятору».

    а) выполнить посылку сигналов от «диспетчера» к «модели» и «регулятору» без подтверждения приема:

for(i=0; i< 20; i++){
   kill(*p_reg, SIGUSR2); 

   for(j=0; j<5; j++)kill(*p_mod, SIGUSR1);
}

убедиться, что схема не работает. Объяснить почему.

    б) выполнить посылку сигналов от «диспетчера» к «модели» и «регулятору» с подтверждением приема:

for(i=0; i< N; i++){
    kill(*p_reg, SIGUSR2); if(!gotcha2) pause(); gotcha2=0;
    for(j=0; j<M; j++){

      kill(*p_mod, SIGUSR1); 

      if(!gotcha1) pause(); gotcha1=0;

   }
}

Диспетчер:

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#define mem 0xABCD
int* c;
int dmem;
char* pmem;
int* end;
int i;
int* pid1;
int* pid2;
int* ch;
int j;
int* flag1;
int* flag2;

int main()
{
 dmem=shmget(mem,getpagesize(),IPC_CREAT|S_IRUSR|S_IWUSR);
 pmem=(
char*)shmat(dmem,0,0);
    pid1=(
int*)pmem;
    pid2=(
int*)(pmem+sizeof(int));
       c=(
int*)(pmem+sizeof(int)+sizeof(int));
     end=(
int*)(pmem+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int));
      ch=(
int*)(pmem+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int));
   flag1=(
int*)(pmem+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int));
   flag2=(
int*)(pmem+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int));

 *end=
0;
 j=
0;
 printf(
"\tGo!!!\n");

 
for(i=0;i<20;i++)
   {
   kill(*pid2, SIGUSR2);
   
if(!*flag2) pause();
   *flag2=
0;
   
for(j=0;j<5;j++)
     {
     kill(*pid1, SIGUSR1);
     
if(!*flag1) pause();
     *flag1=
0;
     fprintf(stderr,
"\t| %d\t| %d\t|\n",*c,*ch);
     }
   }

 kill(*pid1, SIGTERM);
 kill(*pid2, SIGTERM);
 
if(!shmdt(pmem)) fprintf(stderr,"\tMEMORY ALL RIGHT\n");
   
else fprintf(stderr,"ERROR!!!\n");

 
return 0;
}

Передатчик:

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#define mem 0xABCD

int* c;
int dmem;
char* pmem;
int* pid1;
int* pid2;
int* end;
int* ch;
int* flag1;
int* flag2;

void obrab()
{
 *c+=
1;
 fprintf(stderr,
"%d\n",*c);
 *flag1=
1;
}
int main()
{
 dmem=shmget(mem,getpagesize(),IPC_CREAT|S_IRUSR|S_IWUSR);
 pmem=(
char*)shmat(dmem,0,0);
    pid1=(
int*)pmem;        *pid1=getpid();
    pid2=(
int*)(pmem+sizeof(int));
       c=(
int*)(pmem+sizeof(int)+sizeof(int));
     end=(
int*)(pmem+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int));
      ch=(
int*)(pmem+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int));
   flag1=(
int*)(pmem+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int));
   flag2=(
int*)(pmem+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int));

 *c=
0;
 signal(SIGUSR1,obrab);
 printf(
"Peredatchic on start\n");

 
while(!*end) pause();

 
return 0;
}

Приемник:

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#define mem 0xABCD

int dmem;
char* pmem;
int* ch;
int* pid1;
int* pid2;
int* end;
int* c;
int* flag1;
int* flag2;

void obrab()
{
 (*ch)++;
 fprintf(stderr,
"%d\t%d\n",*c,*ch);
 *flag2=
1;
}

int main()
{
 dmem=shmget(mem,getpagesize(),IPC_CREAT|S_IRUSR|S_IWUSR);
 pmem=(
char*)shmat(dmem,0,0);
    pid1=(
int*)pmem;
    pid2=(
int*)(pmem+sizeof(int));      *pid2=getpid();
       c=(
int*)(pmem+sizeof(int)+sizeof(int));
     end=(
int*)(pmem+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int));
    ch=(
int*)(pmem+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int));
   flag1=(
int*)(pmem+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int));
   flag2=(
int*)(pmem+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int));

 *ch=
0;
 signal(SIGUSR2, obrab);
 printf(
"Priemnic on start\n");

 
while(!*end) pause();

 
return 0;
}


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

64254. Пластичность поведения низших беспозвоночных 31 KB
  У всех кольчатых червей встречается наиболее простая форма научения привыкание. Более сложное научение путём проб и ошибок и формирования новой индивидуальной двигательной реакции можно в элементарной форме обнаружить начиная уже с плоских червей.
64255. Положение зоопсихологии среди других наук 30.5 KB
  Общая зоопсихология изучает общие характеристики психической деятельности животных связь инстинкта и научения в формировании поведения. Эволюционная зоопсихология – изучает развитие психической деятельности у животных на разных уровнях эволюции...
64256. Проблема возникновения психики 31 KB
  Современная зоопсихология исходит из постулата что все формы психических явлений и сама психика возникла из раздражимости свойственной всей живой материи Л. В следствие этого возникает большое разнообразие видов раздражимости.
64257. Краткая история зоопсихологии 32.5 KB
  В трудах античных мыслителей анализировались основные проблемы поведения животных обсуждались вопросы врожденного и благоприобретаемого поведения инстинкта и научения а также роль внешних и внутренних факторов психической активности животных.
64258. Зоопсихологические исследования в России 30.5 KB
  В своих работах он выступал против представлений о непознаваемости психической деятельности отстаивал необходимость изучать различные формы поведения наравне с анатомией физиологией и экологией животных.
64259. Методы исследования в зоопсихологии 34 KB
  Для того чтобы получить представление о тех или иных психических качествах и процессах у животных зоопсихологи в своих исследованиях анализируют конкретные формы их двигательной активности структуру действий и актов поведения направленных на компоненты среды.
64260. Проблема инстинкта и научения в свете эволюционных учений Ж.Б. Ламарка, К.Ф. Рулье, Ч. Дарвина 32 KB
  Рассматривая историю зарождения и становления зоопсихологии развитие взглядов на психическую деятельность и поведение животных можно заметить что еще древние мыслители предвосхитили в ряде существенных моментов современные взгляды на поведение животных.
64261. Инстинктивное поведение 24.5 KB
  Если же под этим термином подразумевать врожденное наследственно фиксированное видотипичное поведение то его можно для облегчения этологического анализа условно разделить на инстинктивные действия или акты которые в свою очередь состоят из отдельных инстинктивных движений поз звуков и тому подобное.
64262. Пластичность инстинктивного поведения 27.5 KB
  Он пришел к выводу что инстинктивные компоненты поведения животных возникли и развивались под воздействием и контролем естественного отбора. Он указывал что инстинктивное поведение это развивающаяся пластическая деятельность изменяемая внешними воздействиями...