操作系統(tǒng)實驗三進程的管道通信

1、實驗三進程的管道通信一實驗?zāi)康模?1)加深對進程概念的理解，明確進程和程序的區(qū)別；(2)學(xué)習(xí)進程創(chuàng)建的過程，進一步認(rèn)識并發(fā)執(zhí)行的實質(zhì)；(3)分析進程爭用資源的現(xiàn)象，學(xué)習(xí)解決進程互斥的方法；(4)學(xué)習(xí)解決進程同步的方法；(5)掌握Linux系統(tǒng)進程間通過管道通信的具體實現(xiàn)方法。二、實驗內(nèi)容及要求：(1)使用系統(tǒng)調(diào)用pipe ()建立一條管道線，兩個子進程分別向管道寫一句話(寫的內(nèi)容自己定，但要有該進程的一些信息)；(2)父進程從管道中讀出來自兩個子進程的消息，顯示在屏幕上；(3)要求：父進程首先接收子進程p1發(fā)來的消息，然后再接收子進程p2發(fā)來 的消息；(4)兩個子進程要并發(fā)執(zhí)行；(5)實現(xiàn)管道

2、的互斥使用。當(dāng)一個子進程正在對管道進行寫操作時，另一個欲寫入管道的子進程必須等待。使用系統(tǒng)調(diào)用lockf (fd1,1,O)實現(xiàn)對管道 的加 鎖操作，用lockf (fd1,O,O)解除對管道的鎖定；(6)實現(xiàn)父子進程的同步，當(dāng)父進程試圖從一空管道中讀取數(shù)據(jù)時，便進入等 待狀態(tài)，直到子進程將數(shù)據(jù)寫入管道返回后，才將其喚醒。三、實現(xiàn)：相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用fork ()用于創(chuàng)一個子進程。格式：int fork ();返回值：在子進程中返回0；在父進程中返回所創(chuàng)建的子進程的ID值；當(dāng)返回-1時，創(chuàng)建失敗。wait()常用來控制父進程與子進程的同步。在父進程中調(diào)用wag,則父進程被阻塞，進入等待隊列，等待子

3、進程結(jié) 束。當(dāng)子進程結(jié)束時，父進程從wait()返回繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。返回值：大于0時，為子進程的ID值；等于-1時，調(diào)用失敗。exit。是進 程結(jié)束時最常調(diào)用的。格式：void exit( int status);其中，status為進程結(jié)束狀態(tài)。pipe()用于創(chuàng)建一個管道格式：pipe(int fd);其中fd是一個由兩個數(shù)組元素fdO和fd1組成的整型數(shù)組，fdO是管道的讀端口，用于從管道讀出數(shù)據(jù)，fd1是管道的寫端口，用于向管道寫入數(shù)據(jù)。返回值：0調(diào)用成功；-1調(diào)用失敗。sleep。使調(diào)用進程睡眠若干時間，之 后喚醒。格式：sleep(int t);其中t為睡眠時間。lockf()

4、用于對互斥資源加鎖和解 鎖。在本實驗中該調(diào)用的格式為：lockf(fd1,1,0) ；/*表示對管道的寫入端口加鎖。lockf(fd1,0,0) ； /* 表示對管道的寫入端口解鎖。write(fd1 ,String,Length) 將字符串String的內(nèi)容寫入 管道的寫入口。read(fdO,String,Length)從管道 的讀入口讀出信息放入字符串String中。程序流程圖圖1父進程流程圖圖2子進程P1流程圖四、 運行結(jié)果及說明五、源代碼#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <stdlib.h&

5、gt;#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <error.h>#include <wait.h>#include <unistd.h> int main()int pid1,pid2Jpid3;int fd2;char outpipe60,inpipe60; pipe(fd);/ 創(chuàng)建一個管道 while (pid1=fork( )=- 1);printf(npid1 =%dnH,pid1);if(pid1=0)printf(nThe Child process 1 is se

6、nding message!nH); lockf(fd1,1,0);/ 互斥sprintf(outpipe,HThis is the child 1 process's message!nn);write(fd1,outpipe,60);sleep(1);自我阻塞1秒，讓出機會執(zhí)行下一個進程，增加并發(fā)度lockf(fd1,0,0);exit(O);elsewhile(pid2=fork( )=-1);printf(npid2=%dnHJpid2);if(pid2=0)printf(nThe Child process 2 is sending message!nn); lockf(fd

7、1,1,0);sprintf(outpipe,HThis is the child 2 process's message!nn);write(fd1,outpipe,60);sleep(1);lockf(fd1,0,0);exit(O);)elsewhile(pid3=fork( )=-1);printf(npid3=%dnH,pid3);if(pid3=0)printf(HThe Child process 3 is sending message!nH); lockf(fd1,1,0);sprintf(outpipe,HThis is the child 3 process

8、9;s message!nn);write(fd1,outpipe,60);sleep(1); lockf(fd1,0,0);exit(O);)elsewait(0);/ 同步read(fd0,inpipe,60);printf(Hn%sHJinpipe);wait(O);read(fd0,inpipe,60);printf(n%snM,inpipe);wait(O);read(fdO,inpipe,60);printf(n%snH,inpipe);exit(O);)return 0;)六、回答問題(1)指出父進程與兩個子進程并發(fā)執(zhí)行的順序，并說明原因。子進程先執(zhí)行， 然后父進程才執(zhí)行。這是由

9、進程的同步機制決定的，因為只有子進程向管道中寫入信息后，父進程才能讀?。环駝t父進程自己調(diào)用wait()系統(tǒng)調(diào)用將自己阻塞，將處理機交 由子進程。(2)若不對管道加以互斥控制，會有什么后果？管道進行互斥控制，是為防止 兩個子進程對管道資源進行爭奪而產(chǎn)生信息丟失或覆蓋。如果不加控制，那么 可能一個子進程寫入的信息還沒來得及被父進程讀出，另一個子進程又先寫入信息，那么之前的進程寫入的信息將被 覆蓋，父進程也就讀不到之前進程傳遞來的信息了。(3)說明你是如何實現(xiàn)父子進程之間的同步的。1、父進程讀出之前確定管道中有數(shù)據(jù)，否則阻塞自己。這一點很容一般到，通過系統(tǒng)調(diào)用wag函數(shù)，即可以實現(xiàn)，當(dāng)子進程結(jié)束時 父進程才執(zhí)行，那么此時管道中肯定已經(jīng)有子進程寫入的數(shù)據(jù)了。2、子進程在寫入之前要確定管道中的數(shù)據(jù)已經(jīng)被父進程讀出，否則不能寫入 或者阻塞自己。3、這可以通過進程間的互斥來間接的辦到。因為子進程間的互斥，所以每個子進程在執(zhí)行開始都對管道pipe力1鎖，那