东南大学硕士学位论文
前面也提到，由于ｐａｊｎⅡ没有ＭＭｕ内存管理单元，故在实现多个进程时（ｆｏｆｋ调用生成子 进程）需要实现数据保护。由于ｐｃ【ｊｎⅡ的多进程管理是通过ｖｆｏｒｋ来实现．因此ｆｏｒｋ等于ｖｆｏｒｋ。 这意味着ｐＣＩｊｎｕｘ系统ｆｏｒｋ调用完成后，要么子进程代替父进程执行（此时父进程已经ｓＩｅ印）直到 子进程调用ｅ疵退出：要么调用ｅｘｅｃ执行一个新的进程，这个时候将产生可执行文件的加载，即使 这个进程只是父进程的拷贝，这个过程也不能避免。当子进程执行ｅ妣或ｅｘｃｃ后．子进程使用ｗａｋｅｌ】ｐ 把父进程唤醒，使父进程继续往下执行。这就意味着父进程和子进程或者子进程和子进程不能同时
运行，显然不能符合这里要求。
所以，这里我们设计了两个并行的进程，从系统上来看即是两个程序。分别叫做通讯进程和 ｓＲＡＭ进程。这里就涉及到两个进程之间的通信问题，因为从上面的任务中也可以看出来，两个进 程都涉及到同个ｎａｓｈ的操作（可以看成是普通文件流），一个是写，一个是读。我们知道，ｎ勰ｈ或者 普通文件流是不能同时进行读和写的操作，故这里就需要通过进程间通讯来达到两个进程问的同步。
５．３．２软件进程间通信的分析
所谓进程问通讯（Ⅱ，ｃ）就是指多个进程之间相互通信，交换信息的方法。常见的进程间通信的 方法有以下几种：共享内存，信号量。管道，命名管道，消息队列等，这些都只适合于本地进程通 信。还有可用于远程通信的如套接口在网络编程中将涉及。
共享内存是系统中最底层的通信机制。也是最快速的通信机制。顾名思意，共享内存就是通过 两个或多个进程共享同一块内存区域来实现相互问通信，通常是由一个进程创建一块共享内存区域， 然后多个进程可以对其进行访问。虽然这种通信方式是最高效的进程问通信方式，但实际的问题在 于它本身就存在同步的问题，即不同进程同时读写一块共享内存中的数据时会发生混乱。针对这个 问题，一般是通过使用信号量来配合使用来实现进程间的同步。
信号量的实质是整数计数器，记录了可访问的共享资源的单元个数。当然。信号量并不仅仅用 于互斥共享内存的同步操作．它可实现对任意资源的锁定机制，即可以用来同步对任何共享资源的 访问。信号量中常见的形式是双态信号量，用于只有一个可供访问单元的互斥共享资源，保证任一 时刻至多只允许一个进程对资源进行访问。从上面的叙述可以看出ｊ信号量本身只是一种实现进程 同步的机制，而无法进行包含有具体信息的通信，所以光用信号量无法满足本设计的要求。当然， 上面也提到，一般是用共享内存和信号量配合使用来到进程通信及同步的目的，在本课题的进行中， 也进行了相关的实验。虽然在功能上基本能达到要求，但首先同时使用共享内存和信号量，程序显 得烦琐，其次与后面要介绍的管道通信比，在满足本设计的要求方面，不如后者的简单方便。
管道（ｐ虹≈）．在Ｉｊ¨ｘ中是作为一种特殊文件存在于内存中的，它的一个显著特点就是：当一 个管道建立后，将获得两个文件描述符，分别用于对管道的读取和写入，即通常称为的管道写入端 和读取端，而对一个进程来说，管道的写入与读取操作和对一个普通文件的读写操作相比没有区别， 只是内核中用这种机制来实现进程间的通信而已。和前面介绍的共享内存相比，管道机制通信速度 上要慢一些，但是使用上管道要方便的多。但是管道也存在其固有的局限性，首先管道只能用于两 个进程间的通信，而不能用于多进程间的通信。其次，通信的两个进程要有同源性，同源即他们必 须是由同个进程派生出来的进程，此外，管道是半双工方式的，只允许单方向传输数据。对于最后 一点，我们可以建立两个管道，一收一发，用两个半双工的来实现数据的双向传输。但是对于第二 点，在前面进程的分析中可知，本设计中，两个进程不能是同源的，只能是两个独立的进程，所以． 管道无法满足本设计的要求。
在使用上一样方便，即一旦创建，就可以像普通文件一样进行读写操作，此外，命名管道也只能用 于两个进程的通信，而且也是单向数据传输，所以要用命名管道实现两个进程问数据的相互交换， 需要使用两条命名管道。那么。命名管道与管道相比，其特殊体现在哪儿昵？首先，命名管道可以 用于任何两个进程间的通信，而不限制这两个进程是否同源，所以命名管道的使用要灵活的多，这 也符合本课题中的设计要求。其次，命名管道作为一种特殊的文件存在文件系统中的，而不是像管
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即ｊｏ）是一种特殊的管道，又称为先进先出队列，它与管道 我们看一下命名管道，命名管道（
第五章ｕｃ“呲在Ⅱ＇Ｄ异步卡中的应用 道一样存在内核。当进程对命
名管道的使用结束后，命名管道依然存在与文件系统中，所以在使用 时要注意，当不需要命名管道时，要记得对其进行删除操作．否则该命名管道不会消失。
同时要注意命名管道的阻塞问题，在实际调试过程过也遇到过。阻塞可能发生在两个地方，首 先是在通讯进程在初始化时建立创建了两个命名管道，然后用只读和只写方式分别打开，在用只读 方式先打开ｌ号命名管道后，进程并不立即执行打开２号命名管道的操作，而是阻塞在这里等待 ｓＲＡＭ进程用相反方式（只写）打开１号进程，如果ｓＲＡＭ进程在初始化时先用只读方式打开通讯 进程创建的２号命名管道，那么进程也会阻塞在此等待通讯进程用只写方式打开２号进程，这样两 个进程就形成了死锁．都无法继续执行。当然避免这个死锁的方法也很简单，即ｓＲＡＭ进程先打开
１号进程就行了。也就是说，～个命名管道（普通管道也是一样）只有在写端和读端读打开过后才 算真正建立起来。其次在命名管道的读端读信息时，如果写端并没有写入信息，或则信息已经在读 端已经被读走了。这时读端的进程就会阻塞在次。这也就是说写端写入的信息在读过一次后就消失 了。并不永久保存在管道中，如果管道中没有信息，读端的操作可能会阻塞。这个问题可以从两个
ＮｏＮＢＬＯＣＫ标志，这样在管道没有 方面着手解决，一是在用ｏｐｅｎ函数打开只读管道时，设置０Ｌ信息时，读操作也不会阻塞，而是立即返回。二是。在写端不要求通讯时，关闭（ｃ１０ｓｅ）该管道， 这时读端也会因为没有信息可读而立即返回．当然读操作（ｒｅａｄ）返回的读出信息量为０：本设计才 用了后面的解决方法。
５．３．３软件进程间通信的具体协议
两个进程（通讯进程和ｓＲＡＭ进程）间的通信协议具体如下：先说通讯进程，在初始化时，先 建立两个命名管道．然后以只读和只写方式打开，发送并接收完测试信息后，关闭只写管道，这样， 每次ｓＲＡＭ进程端读出。个信息；然后在有网络连接时，通讯进程先打开只写管道并写入ｓＴｏＰ信 息，然后等待ｓＲＡＭ进程回应ｏＫ信息，接着读网络数据保存。结束后在写管道中写入ｏＫ并继续 关闭该管道，这样一次通信完成：而在ＳＲＡＭ进程一端，在初始化时用相反的方式打开两个管道（即 ＳＲＡＭ进程里的只读管道是通讯进程的只写管道．ＳＲＡＭ进程里的只写管道是通讯进程的只读管 道），接着发送并接收完测试信息，然后循环从只读管道中读取数据，如果读出的信息量为Ｏ，则从 通讯进程保存的数据文件中读取数据写入ｓＲＡＭ中；如果管道有信息，则先看是否为ｓ１ＤＰ，如是 则回应ｏＫ，并循环读管道直到读出ｏＫ为止，否则继续上述逻辑，这样也就完成了一次通信：
５．３．４软件流程图
综合上述，本设计中将建立两个独立的进程（通讯进程和ＳＲＡＭ进程），来完成接收数据和把 数据写入ｓＲＡＭ的任务，两个进程通过命名管道来是实现两个进程间的通信及同步，整个应用软件 的示意图如下：
通讯进程 １．建立命名管道 ２．接收数据 ３．保存数据
删进程
１．打开命名管道
．进程间通信７
２．读数据写入ｓＲＡＭ ３．与ＣＰＬＤ通信
图５＿３软件示意图
通讯进程框图如下：
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建立两个命名管道（只 读，只写）。并用只读和 只写方式分别打开
Ｊ』Ｌ
发送管道测试信息； 关闭只写管道
Ｕ 一初
始化网络。注意这 里设置为服务器端
图５．４通讯进程流程图
写ｓＲＡＭ进程框图如下：
第五章ｕｃＬｉ删ｘ在ｕＤ异步卡中的应用
图５．５写ＳＲＡＭ进程流程图
５．４主要功能块的软件实现
５．４
．１进程通信的实现
１．首先看一下通讯进程的建立命名管道和测试信息的接收和发送：
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ｒｗｅｒａｉｄｔｆｅｄｆ＝ｄｏ＝ｐｏｃｐｎ∞（唧ｌ，Ｏ册２Ｊ＇ＤＯＯ、张ｏＮＩ墨０Ｉ）；／／只读方式打开管道ｆ叮ＬＥｉｆｏｌ
０）；／，只写方式打开管道石ｆ０２ 砌Ｌｃ№ｎｔ（０）；，，向只写管道中写入信息”ＯＫ” ｗａｉＬｃｌｉ∞ｔＯ；，，等
待从只读管道中读出回应信息 ｃｌｏｓｅ（ｗｒｉｔｅｆｄ）：／／关闭只写管道 与之对应的ｓＲＡＭ进程对管道的初始化： Ｗｒｉｔｅｆｄ＝ｏｐｅｎ（ＦＩＦ０ｌ，ｏ＿ＷＲＯＮＬＹ，０）：／／只写方式打开管道丘ｆｏｌ
ｒｅａｄｆｄ＝ｏｐｅｎ（ＦＩＦ０２，ｏ＿ＲＤＯＮＬＹ＇０）：／／只读方式打开管道ｆｉ尬
ｔｅｌｌ ｓｅｒｖｅｒ（０）：，，向只写管道中写入信息”ＯＫ” Ｗａｉｔ ｓｅｒｖｅｒ（）：／，等待从只读管道中读出回应信息
２．两个进程间通信的实现。先看通讯进程一端： Ｗｒｉｔｅｆｄ＝ｏｐｅｎ（ＦＩＦ０２，０＿ＷＲＯＮＬＹ，０）：／／只写方式打开管道丘ｆｏｌ ｔｅｌｌ—ｃｌｉｅｎｔ
（１）：／／向只写管道中写入信息”ＳＴｏＰ竹
％ｉｔ＿ｃｌｉｅｎｔ（）：／／等待从只读管道中读出回应信息
ｉｆ（ｓｔｒｎｃｍｐ（ｂｕｆｆ，ｒｅｓｐｏｎｓｅ［０】，２）！＝ｏ）
｛ ／／如果不是正确的回应信息则进行错误处理 ｝
ｅｌｓｅ／／收到正确的回应信息 （
．
／／从网络接收数据并写到数据文件中
ｔｅｌｌ．ｃｌｉｅｎｔ（０）：／／向只写管道中写入信息”ＯＫ”
Ｊ ｃｌｏｓｅ（＂ｉｔｅｆｄ）：／／关闭只写管道 与之对应的ｓＲ枷进程的通信实现： Ｗｈｉｌｅ（１）／／大循环
｛
ｍｅｍｓｅｔ（ｂｕｆｆ，０，姒】（ＬＩ旧：／／清信息缓存区
ｃｌｉｅｎｔｉ＝Ｗａｉｔ－ｓｅｒｖｅｒ（）：／／从只读管道中读出信息 ｉｆ（ｃｌｉｅｎｔｉ一０）／／如果没有信息 ｆ?／／从数据文件中读出数据写入ＳＲＡＩＩ中
｝
ｅｌｓｅ ｉｆ（ｃｌｉｅｎｔｉ＞０）／／如果有信息
｛
Ｗｈｉｌｅ（ｓｔｒｎｃｍｐ（ｂｕｆｆ，ｒｅｓｐｏｎｓｅ［０］，２）Ｉ＿Ｏ）／／判断是否为ｏＫ
｛ ｉｆ（ｓｔ丌ＩｃⅢｐ（ｂｕｆｆ，ｒｅｓｐｏｎｓｅ［１］，４）一Ｏ）／／判断是否为ＳＴｔｅｌｌ一ｓｅｒｖｅｒ（Ｏ）：／／向只写管道中写入信息”ＯＦ
ｍ∞ｓｅｔ（ｂｕｆｆ。０，姒）［ＬＩＮＥ）：／／／／清信息缓存区 Ｗａｉｔ—ｓｅ玎，ｅｒ（）：／／继续从只读管道读信息
｝ ） ｝
５．４ ．２网络通信的实现 １．先看初始化：
ｉｆ（（ｓｏｃｋ“一ｌｉｓｔｅｎ＝ｓｏｃｋｅｔ（ＡＦ＿ＩＮＥＴ，ＳＯＣＫ＿ＳＴＲＥ＿＾ｌＩ，Ｏ））＜ｏ）／／建立套接字
｛ ｅｒｒ＿ｑｕｉｔ（’ｆａｉｌｅｄ ｔＤ ｃｒｅａｔ ｌｉｓｔｅｎ ｓｏｃｋｅｔ＼ｎ’）： ） ｓｏｃｋｅｔ－ａｄｄｒ．ｓｉｎ－ｆ∞ｉｌｙ＝ＡＦ－ＩＮ盱：
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