操作系統(tǒng)試驗三進程的管道通信

1、實驗三 進程的管道通信一、實驗目的：（ 1 ）加深對進程概念的理解，明確進程和程序的區(qū)別；（ 2）學習進程創(chuàng)建的過程，進一步認識并發(fā)執(zhí)行的實質(zhì)；（ 3）分析進程爭用資源的現(xiàn)象，學習解決進程互斥的方法；（ 4）學習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

2、子進程要并發(fā)執(zhí)行；( 5)實現(xiàn)管道的互斥使用。當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(fd1,1,0)實現(xiàn)對管道的加鎖操作，用lockf(fd1,0,0) 解除對管道的鎖定；( 6)實現(xiàn)父子進程的同步，當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wait(

3、),則父進程被阻塞，進入等待隊列，等待子進程結束。當子進程結束時，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() 是進程結束時最常調(diào)用的。格式：void exit( int status); 其中， status 為進程結束狀態(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fd和fd1組成的整型數(shù)組，fd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

4、：sleep(int t);其中t為睡眠時間。lockf() 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read(fd0,String,Length) 從 管 道 的 讀 入 口 讀 出 信 息 放 入 字 符 串String 中。程序流程圖父進程新站化創(chuàng)建智道創(chuàng)捏干進播Pt府指百道消縣圖1父進程流程圖四、運行結果及說明圖2子進程P1流程圖 f os_tst3pi

5、dl=3315pldl=OPid2=3318 -二pid2=0Pid3=3317 二三七The Child process 2 ic sendirig message> 二三The Chi Id process 1 sending 同ess日ge!pid3=O"'The Child process3is sendir9 message IThis isthechild2process's晚wage!This isthechild3pracexs'smessage IThis isthechild1process'snescage!Process

6、returned 0 (0x0) execution time i 3*002 sPress ENTER to continue*Ag os_tst3pidl=2969pidl=OThe Chi Id process 1 is sending message!Pid2=2970Pid2-0Pid3=2971The Chi Id process 2 is sending message I pid3=0The Chi Id process3is sending message IThis isthechild1processesmessage!This isthechild2process

7、9;smessage!This isthechild3process'smessage!Process returned 0 (0x0) execution time ： 3*004 sPress ENTER to continue.五、源代碼#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <stdlib.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <error.h>#include <wait.h>

8、;#include <unistd.h>int main( )int pid1,pid2,pid3;int fd2;char outpipe60,inpipe60;pipe(fd);/ 創(chuàng)建一個管道while (pid1=fork( )=-1);printf("pid1=%dn",pid1);if(pid1=0)printf("The Child process 1 is sending message!n");lockf(fd1,1,0);/ 互斥sprintf(outpipe,"This is the child 1 proce

9、ss's message!n");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)lockf(fd1,0,0);exit(0);elsewhile(pid2=fork( )=-1);printf("pid2=%dn",pid2);if(pid2=0)printf("The Child process 2 is sending message!n");lockf(fd1,1,0);sprintf(outpipe,"This is the child 2 proc

10、ess's message!n");write(fd1,outpipe,60);sleep(1);lockf(fd1,0,0);elsewhile(pid3=fork( )=-1);printf("pid3=%dn",pid3);if(pid3=0)printf("The Child process 3 is sending message!n");lockf(fd1,1,0);sprintf(outpipe,"This is the child 3 process's message!n");write(f

11、d1,outpipe,60);sleep(1);lockf(fd1,0,0);exit(0);elsewait(0);/ 同步read(fd0,inpipe,60);printf("n%s",inpipe);wait(0);read(fd0,inpipe,60);printf("%sn",inpipe);wait(0);read(fd0,inpipe,60);printf("%sn",inpipe);exit(0);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

12、。這是由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??；否則父進程自己調(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wait()函數(shù)，即可以實現(xiàn)，當子進程結束時父進程才執(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