一：题目介绍

1)实现一个模拟的shell

        编写三个不同的程序cmd1.c、cmd2.c 及 cmd3.c，每个程序的功能自定，分别编译成可执行文件cmd1、cmd2 及 cmd3。然后再编写一个程序，模拟shell程序的功能：能根据用户输入的字符串（表示相应的命令名），为相应的命令创建子进程并让它去执行相应的程序，而父进程则等待子进程结束，然后再等待接收下一条命令。如果接收到的命令为exit，则父进程结束，退出模拟shell：如果接收到的命令是无效命令，则显示“Command not found"，继续等待输入下一条命令。

2) 由父进程创建一个管道，然后再创建三个子进程，并由这三个子进程利用管道与父进程之间进行通信：子进程发送信息，父进程等三个子进程全部发完消息后再接收信息。通信的具体内容可根据自己的需要随意设计，要求能试验阻塞型读写过程中的各种情况，测试管道的默认大小，并且要求利用 POSIX 信号量机制实现进程间对管道的互斥访问。运行程序，观察各种情况下，进程实际读写的字节数以及进程阻塞唤醒的情况。

3)编写程序创建三个线程：sender1线程、sender2线程和receiver线程，三个线程的功能描述如下：

        ①sender1线程：运行函数sender1()，它创建一个消息队列，然后等待用户通过终端输入一串字符，并将这串字符通过消息队列发送给receiver线程；可循环发送多个消息，直到用户输入“exit”为止，表示它不再发送消息，最后向receiver线程发送消息“end1”，并且等待receiver的应答，等到应答消息后，将接收到的应答信息显示在终端屏幕上，结束线程的运行。

        ②sender2线程：运行函数sender2()，共享sender1创建的消息队列，等待用户通过终端输入一串字符，并将这串字符通过消息队列发送给receiver线程可循环发送多个消息，直到用户输入“exit”为止，表示它不再发送消息，最后向receiver线程发送消息“end2”，并且等待receiver的应答，等到应答消息后，将接收到的应答信息显示在终端屏幕上，结束线程的运行。

        ③receiver线程：运行函数receive()，它通过消息队列接收来自sender1和sender2两个线程的消息，将消息显示在终端屏幕上，当收到内容为“end1”的消息时，就向sender1发送一个应答消息“over1”；当收到内容为“end2”的消息时，就向sender2发送一个应答消息“over2”；消息接收完成后删除消息队列，结束线程的运行。选择合适的信号量机制实现三个线程之间的同步与互斥。

4)利用Linux的共享内存通信机制实现两个进程间的通信

        编写程序 sender，它创建一个共享内存，然后等待用户通过终端输入一串字符，并将这串字符通过共享内存发送给receiver；最后，它等待receiver的应答，收到应答消息后，将接收到的应答信息显示在终端屏幕上，删除共享内存，结束程序的运行。编写 receiver程序，它通过共享内存接收来自sender的消息，将消息显示在终端屏幕上，然后再通过该共享内存向sender发送一个应答消息“over”，结束程序的运行。选择合适的信号量机制实现两个进程对共享内存的互斥及同步使用。

二：实验思路

1)

while循环等待命令输入，输入后先判断是否为exit，再创建子进程，判断当前运行在父进程还是子进程上，然后进行相应操作

       2)

图2. 程序流程

整个流程主要流程是创建信号量、创建管道、创建子进程、子进程互斥写入管道、父进程读取管道。实验中用到的信号量为mutex、receive1/2/3，其中mutex用于实现管道的互斥访问，receive1/2/3分别是三个写入完毕后用于向父进程发送消息的信号量。使用信号量前需要先删除可能存在的同名信号量再创建，程序结束后关闭并删除。创建管道的过程需要根据pipe的返回值判断是否成功。创建三个子进程的关键在于要让进程之间彼此独立，按照创建次序写入，使用循环较为方便，同时写入管道的内容可以由用户终端输入来指定。实现进程对管道的互斥访问需要注意信号量的使用位置，确保以父进程的读操作只有在所有子进程结束后才读。

       3)

图5：总流程图

三个线程：两个发送线程 send_thread_1和send_thread_2，一个接收线程 recv_thread

四个信号量：

send_psx：控制发送线程对消息队列的访问权限。在 send_thread_1 和 send_thread_2 中，通过 sem_wait(&send_psx) 获取发送权限，通过 sem_post(&send_psx) 释放发送权限

recv_psx