操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)4-進(jìn)程的管道通信

操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告計(jì)算機(jī)0703班200729實(shí)驗(yàn)4進(jìn)程的管道通信1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）加深對(duì)進(jìn)程概念的理解，明確進(jìn)程和程序的區(qū)別。2）進(jìn)一步認(rèn)識(shí)并發(fā)執(zhí)行的實(shí)質(zhì)。3）分析進(jìn)程爭(zhēng)用資源的現(xiàn)象，學(xué)習(xí)解決進(jìn)程互斥的方法。4）學(xué)習(xí)解決進(jìn)程同步的方法。5）了解Linux系統(tǒng)中進(jìn)程通信的基本原理。進(jìn)程是操作系統(tǒng)中最重要的概念，貫穿始終，也是學(xué)習(xí)現(xiàn)代操作系統(tǒng)的關(guān)鍵。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，要求理解進(jìn)程的實(shí)質(zhì)和進(jìn)程管理的機(jī)制。在Linux系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)進(jìn)程從創(chuàng)建到終止的全過(guò)程，從中體會(huì)進(jìn)程的創(chuàng)建過(guò)程、父進(jìn)程和子進(jìn)程之間的關(guān)系、進(jìn)程狀態(tài)的變化、進(jìn)程之間的互斥、同步機(jī)制、進(jìn)程調(diào)度的原理和以管道為代表的進(jìn)程間的通信方式的實(shí)現(xiàn)。2.內(nèi)容及要求：這是一個(gè)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，要求自行編制程序。使用系統(tǒng)調(diào)用pipe()建立一條管道，兩個(gè)子進(jìn)程分別向管道寫(xiě)一句話(huà)：Childprocess1issendingamessage!Childprocess2issendingamessage!父進(jìn)程從管道讀出來(lái)自?xún)蓚€(gè)子進(jìn)程的信息，顯示在屏幕上。要求：1）父進(jìn)程先接收子進(jìn)程1發(fā)來(lái)的消息，然后再接收子進(jìn)程2發(fā)來(lái)的消息。2）實(shí)現(xiàn)管道的互斥使用,當(dāng)一個(gè)子進(jìn)程正在對(duì)管道進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)，另一子進(jìn)程必須等待。使用系統(tǒng)調(diào)用lockf(fd[1],1,0)實(shí)現(xiàn)對(duì)管道的加鎖操作，用lockf(fd[1],0,0)解除對(duì)管道的鎖定。3）實(shí)現(xiàn)父子進(jìn)程的同步，當(dāng)子進(jìn)程把數(shù)據(jù)寫(xiě)入管道后，便去睡眠等待；當(dāng)父進(jìn)程試圖從一空管道中讀取數(shù)據(jù)時(shí)，也應(yīng)等待，直到子進(jìn)程將數(shù)據(jù)寫(xiě)入管道后，才將其喚醒。3．相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用1）fork()用于創(chuàng)一個(gè)子進(jìn)程。格式：intfork();返回值：在子進(jìn)程中返回0；在父進(jìn)程中返回所創(chuàng)建的子進(jìn)程的ID值；當(dāng)返回-1時(shí)，創(chuàng)建失敗。2）wait()常用來(lái)控制父進(jìn)程與子進(jìn)程的同步。在父進(jìn)程中調(diào)用wait()，則父進(jìn)程被阻塞，進(jìn)入等待隊(duì)列，等待子進(jìn)程結(jié)束。當(dāng)子進(jìn)程結(jié)束時(shí)，父進(jìn)程從wait()返回繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的程序。返回值：大于0時(shí)，為子進(jìn)程的ID值；等于-1時(shí)，調(diào)用失敗。3）exit()是進(jìn)程結(jié)束時(shí)最常調(diào)用的。格式：voidexit(intstatus);其中，status為進(jìn)程結(jié)束狀態(tài)。4）pipe()用于創(chuàng)建一個(gè)管道格式：pipe(intfd);其中fd是一個(gè)由兩個(gè)數(shù)組元素fd[0]和fd[1]組成的整型數(shù)組，fd[0]是管道的讀端口，用于從管道讀出數(shù)據(jù)，fd[1]是管道的寫(xiě)端口，用于向管道寫(xiě)入數(shù)據(jù)。返回值：0調(diào)用成功；-1調(diào)用失敗。5）sleep()調(diào)用進(jìn)程睡眠若干時(shí)間，之后喚醒。格式：sleep(intt);其中t為睡眠時(shí)間。6）lockf()用于對(duì)互斥資源加鎖和解鎖。在本實(shí)驗(yàn)中，該調(diào)用的格式為：lockf(fd[1],1,0)；/*表示對(duì)管道的寫(xiě)入端口加鎖。lockf(fd[1],0,0)；/*表示對(duì)管道的寫(xiě)入端口解鎖。7）write(fd[1],String,Length)將字符串String的內(nèi)容寫(xiě)入管道的寫(xiě)入口。8）read(fd[0],String,Length)從管道的讀入口讀出信息放入字符串String中。4.程序流程父進(jìn)程：1）創(chuàng)建管道；2）創(chuàng)建子進(jìn)程1；3）創(chuàng)建子進(jìn)程2；4）等待從管道中讀出子進(jìn)程1寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，并顯示在屏幕上；5）等待從管道中讀出子進(jìn)程2寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，并顯示在屏幕上；6）退出。子進(jìn)程：1）將管道的寫(xiě)入口加鎖；2）將信息“Childprocessnissendingmessage!”輸入到變量OutPipe中，n=1，2；3）將OutPipe中信息寫(xiě)入管道；4）睡眠等待；5）將管道的寫(xiě)入口解鎖；6）退出。5．預(yù)習(xí)報(bào)告要求：1）題目，目的，要求2）初步的程序流程圖3）初步的程序源代碼、文檔注釋及必要的文字說(shuō)明4）預(yù)期的程序運(yùn)行結(jié)果6．實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1）題目，目的，內(nèi)容，要求2）程序流程圖3）程序源代碼、文檔注釋及文字說(shuō)明4）運(yùn)行結(jié)果及其說(shuō)明5）回答以下問(wèn)題：①指出父進(jìn)程與兩個(gè)子進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的順序，并說(shuō)明原因。②若不對(duì)管道加以互斥控制，會(huì)有什么后果？③說(shuō)明你是如何實(shí)現(xiàn)父子進(jìn)程之間的同步的。7.源程序#include<iostream>#include<unistd.h>#include<sys/types.h>#include<sys/wait.h>#include<signal.h>usingnamespacestd;intmain(){pid_tpid1,pid2;intfd[2];charbuf[100],s[30];pipe(fd);pid1=fork();if(pid1>0){pid2=fork();}if(pid1==0){lockf(1,1,0);write(fd[1],"comefromprocess1\n",50);//cout<<"process1"<<endl;sleep(1);lockf(0,1,0);}elseif(pid2==0){lockf(1,1,0);write(fd[1],"comefromprocess2\n",50);//cout<<"process2"<<endl;sleep(1);lockf(0,1,0);}