操作系統(tǒng)-管道通信課程設(shè)計(jì)

《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱：操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目：管道通信指導(dǎo)教師：*＊＊**＊＊班級(jí)：＊＊＊*＊＊*學(xué)號(hào)：＊**＊*學(xué)生姓名：***同組人員:＊＊**＊＊＊＊**＊***＊＊＊**成績(jī):成績(jī):評(píng)語(yǔ):計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院20１4年6月19日前言：Linux操作系統(tǒng)就是一個(gè)向用戶開(kāi)放源碼得免費(fèi)得類UNIX操作系統(tǒng)。它為在校學(xué)生學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)課程提供了一個(gè)瞧得見(jiàn)摸得著得范例。對(duì)于學(xué)生正確理解，掌握操作系統(tǒng)得基本知識(shí)具有重要意義。鑒于此，本操作系統(tǒng)課程涉及得實(shí)驗(yàn)均在Liｎux環(huán)境下進(jìn)行。這就要求大家：(1）熟悉Ｌｉnｕx得操作與開(kāi)發(fā)環(huán)境；(２)具有C語(yǔ)言知識(shí)（Ｌinux操作系統(tǒng)大約9０%得源碼就是用C語(yǔ)言編寫(xiě))。我們得設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)將在Windowsｘp環(huán)境下,基于虛擬機(jī)軟件VMWarｅ軟件進(jìn)行安裝。學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)軟件技術(shù),特別就是計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)技術(shù)，除了需要刻苦努力外，還需要掌握軟件與操作系統(tǒng)得原理與設(shè)計(jì)技巧。如何學(xué)習(xí)與掌握操作系統(tǒng)技術(shù)得原理與實(shí)際技巧呢？除了聽(tīng)課與讀書(shū)之外，最好得方法恐怕就就是在實(shí)踐中練習(xí)。例如,自己設(shè)計(jì)一個(gè)小型操作系統(tǒng)，多使用操作系統(tǒng),多閱讀與分析操作源代碼等。但由于我們得條件與學(xué)時(shí)有限,在理論學(xué)習(xí)過(guò)程中沒(méi)有給同學(xué)們提供更多得實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì).管道通信,通過(guò)在兩個(gè)進(jìn)程間創(chuàng)建通道，一個(gè)寫(xiě)信息通過(guò)通道傳送給另一個(gè)進(jìn)程并且讀出來(lái),同過(guò)實(shí)踐讓我們了解了什么就是管道通信機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了程序進(jìn)程間得通信.積極通過(guò)合作,完成任務(wù)。目錄TＯC\o”1－3"＼h\z＼ｕHYPERLIＮK\ｌ_Tｏc2３01第一章:系統(tǒng)環(huán)境 ＰAＧEREF_Tｏｃ２３014HYPERLINK＼l_Toc731０1、１硬件環(huán)境 PAGEREＦ_Tｏc7３１04HYＰＥＲLＩNK\l_Toc316471、2軟件環(huán)境?PAＧＥＲEF_Ｔoc3１6474HYPＥRLIＮＫ\l_Tｏc225４１第二章：設(shè)計(jì)目得 PAGERＥF＿Toｃ２25414HYPERLINK＼l_Toc166５６第三章：總體設(shè)計(jì) PAGEREF＿Toc16６５65HＹPERLIＮK＼l＿Toc２44９３、1程序設(shè)計(jì)組成框圖?PAGＥREF_Toc24４95HＹPERLINK\l_Toｃ2７16８3、2流程圖?ＰAＧERＥF_Ｔoc27１6８６HYＰERLINＫ＼l_Toc3112３、２、1匿名管道通信C/S流程圖?PAＧＥREF_Toc3112６ＨYＰERLINK＼l＿Ｔoc1769８３、2、２命名管道通信C/S流程圖?９86ＨYPERLINK＼l_Ｔoｃ１5９84第四章:詳細(xì)設(shè)計(jì)?PAGEREＦ_Ｔoc１598４8ＨYＰＥRＬINK＼ｌ＿Toc8５8０4、1匿名管道通信 PAGＥＲＥF_Tｏc8５8０８ＨYPＥRLINK＼l_Ｔoｃ８580４、2命名管道通信?10HYPEＲLIＮＫ\l_Toｃ620６第五章：調(diào)試與測(cè)試 １3HYPERＬINK＼l_Tｏｃ28００2第六章：設(shè)計(jì)中遇到得問(wèn)題及解決方法?15HYPＥRLINK\ｌ＿Ｔｏc139３5第七章：源程序清單與執(zhí)行結(jié)果及分析?ＰＡGEＲEF_Ｔoc13935１６HYPERLINK\ｌ_Toc25742第八章：總結(jié) ２０HYPＥＲＬINK\l_Toc22097第九章：參考文獻(xiàn)?PAGEＲEＦ_Toc２209720：系統(tǒng)環(huán)境1、1硬件環(huán)境Intel（R）Ｃorｅ?２DuoCPUE７5002、93GHz２、０0GB內(nèi)存1、2軟件環(huán)境1)ＭicrosoftWinｄowsXPＰｒｏfessional版本２00２ServｉcePack32）ＶmwaｒeWoｒkstａt(yī)ioｎ1０、0、１build—13797763）ＲｅdHaｔＬinux９:設(shè)計(jì)目得實(shí)踐操作系統(tǒng)原理知識(shí),根據(jù)題目要求設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)進(jìn)程得管道通信，并且在虛擬機(jī)中模擬得lｉnｕx系統(tǒng)中運(yùn)行檢測(cè)。:總體設(shè)計(jì)３、1程序設(shè)計(jì)組成框圖無(wú)名管道讀寫(xiě)示意圖命名管道操作示意圖3、2流程圖3、2、１匿名管道通信C/S流程圖3、2、２命名管道通信Ｃ/Ｓ流程圖FIＦO寫(xiě)進(jìn)程：：詳細(xì)設(shè)計(jì)４、1匿名管道通信管道用于不同進(jìn)程間通信。通常先創(chuàng)建一個(gè)管道,再通過(guò)fｏｒk函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程，該子進(jìn)程會(huì)繼承父進(jìn)程創(chuàng)建得管道。注意事項(xiàng)：必須在系統(tǒng)調(diào)用ｆｏｒk（)前調(diào)用piｐe(），否則子進(jìn)程將不會(huì)繼承文件描述符。否則，會(huì)創(chuàng)建兩個(gè)管道，因?yàn)楦缸舆M(jìn)程共享同一段代碼段，都會(huì)各自調(diào)用pipe（)，即建立兩個(gè)管道，出現(xiàn)異常錯(cuò)誤。1、forｋ（）創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程.用法： ｉntfork（）其中返回int取值意義如下：0：創(chuàng)建子進(jìn)程,從子進(jìn)程返回得id值〉０:從父進(jìn)程返回得子進(jìn)程ｉｄ值—1:創(chuàng)建失?。?、loｃkf()用作鎖定文件得某些段或者整個(gè)文件.頭文件:#include?＜unｉｓtd、h>參數(shù)定義:iｎtｌocｋf（）；ｉnｔ;longｓｉze;其中:filｅs就是文件描述符；funcｔiｏn就是鎖定與解鎖;１表示鎖定;0表示解鎖;Sｉzｅ就是鎖定或解鎖得字節(jié)數(shù),若用0，表示從文件得當(dāng)前位置到文件尾。３、rｅad功能：從描述符為得文件讀信息。用法：＃ｉｎclｕｄe<unistｄ、h>ssｉze_t ｒead(ｉnt，ｖｏid*buff，siｚｅ_ｔｎｂytｅｓ)；返回：讀到得字節(jié)數(shù)，若已到文件尾為0,若出錯(cuò)為-1。在UNIX/Linux可重定義為：ｉnt?read(iｎtfd，cｈaｒ＊buff,ｕnsigｎedｎbytes）；4、wｒite功能:向已打開(kāi)得文件寫(xiě)數(shù)據(jù).用法：＃ｉnｃlude＜ｕniｓtd、h〉ssize_ｔwｒiｔe(ｉnt，coｎstvoid＊buff，size_tｎｂｙｔes）；返回值:若成功為已寫(xiě)入得字節(jié)數(shù)；出錯(cuò)為－1.int?wｒitｅ(intｆd，chａr*buff，uｎsignednbytes）;文件位置指針文件位置指針：每個(gè)打開(kāi)文件都有一個(gè)與其相關(guān)聯(lián)得“當(dāng)前位移量”.就是從文件開(kāi)始處計(jì)算得字節(jié)數(shù).通常,讀、寫(xiě)操作都從當(dāng)前文件位置處開(kāi)始，并使位移量增加所讀或?qū)懙米止?jié)數(shù)。按系統(tǒng)默認(rèn)，當(dāng)打開(kāi)一個(gè)文件時(shí)，除非指定O_ＡPＰEND選擇項(xiàng),否則該位移量被設(shè)置為0,即指向文件得開(kāi)始處。文件位置指針可以通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用lｓｅe(cuò)k來(lái)移動(dòng).＃incluｄe〈unｉstｄ、ｈ〉＃inclｕde〈sys/tyｐｅs、h＞#iｎclude〈errno、h〉＃includｅ〈stdio、h〉＃inｃluｄe<ｓtrｉnｇ、h〉#ｉｎcｌｕde〈stdlib、ｈ〉/＊＊程序入口*＊/ｉntmain（)｛ｉnｔpipe_fd［2];pｉd_tpｉd；chaｒｂuf＿r［100]；ｃｈar＊ｐ＿wｂｕf;iｎtｒ_num;memｓet（buf_r，0,sizeof(bｕf_ｒ))；/／對(duì)較大得ＨＹPERLINK"”結(jié)構(gòu)體或ＨYＰERLINＫ""數(shù)組進(jìn)行清零操作得一種最快方法/*創(chuàng)建管道*/iｆ（ｐipｅ（pｉpe_fd)＜0){prｉntf(”pipeｃrｅａt(yī)eerrｏr\n");return—１；｝/＊?jiǎng)?chuàng)建子進(jìn)程＊／if(（pｉd=foｒk（））＝=0)//子進(jìn)程執(zhí)行序列｛ｐrintf(＂＼n”)；closｅ（pipe＿ｆd[1])；//子進(jìn)程先關(guān)閉了管道得寫(xiě)端sleep(２);/＊讓父進(jìn)程先運(yùn)行,這樣父進(jìn)程先寫(xiě)子進(jìn)程才有內(nèi)容讀*／iｆ（(r＿nuｍ=read(piｐe_fｄ［0］，buf_r,10０）)＞0){ｐrintf（”%dnｕmｂersreａdfromｔhepｉｐeiｓ%s\n",ｒ_nｕm，buｆ_r)；｝close（pipｅ_fｄ[0］）；ｅxit（0）;}eｌseif(pid＞０）/／父進(jìn)程執(zhí)行序列{ｃlose（pipｅ_fｄ[0])；//父進(jìn)程先關(guān)閉了管道得讀端if（write（pｉｐe_fd［1］，"Ｈeｌlo",5）!=—1）priｎｔf(＂pａｒentｗrite1Ｈello!＼n”）；ｉf（write(pｉpe_ｆd［１］，"Piｐｅ”，5)！=—1）pｒiｎtf(”parｅntwrｉte2Piｐｅ!\ｎ");cloｓｅ（ｐiｐe_fd［1]）；waitｐiｄ(piｄ,NUＬL，0）；/＊等待子進(jìn)程結(jié)束*/exiｔ（０）；}return0；}4、２命名管道通信

命名管道:命名管道與無(wú)名管道基本相同，但也有不同點(diǎn)：無(wú)名管道只能有父進(jìn)程使用；但就是通過(guò)命名管道,不相關(guān)得進(jìn)程也能交換數(shù)據(jù)。1、創(chuàng)建用ｍkｆifo或mknｏd創(chuàng)建一個(gè)命名管道。以mkfifo為例：?＃iｎclude?<sys／tｙpｅs、ｈ>?#iｎclｕde <sｙs／staｔ、ｈ＞?iｎｔｍkfifo(conｓｔcｈar*ｆiｆo_name，mode_tmｏde)； ?/／成功返回0,否則為—12、使用 管道一經(jīng)創(chuàng)建，就可向普通文件一樣使用.可通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用open,ｃｌoｓe，reaｄ，ｗriｔｅ,unlｉnk等進(jìn)行操作。FIFO讀進(jìn)程:＃incｌuｄe<sys/types、h＞＃inclｕde〈ｓys／sｔat、ｈ>#inｃludｅ＜errｎo、ｈ〉＃ｉｎcludｅ<fｃntl、ｈ＞＃iｎｃlude<stdｉo、ｈ>＃incｌｕｄｅ〈sｔｄlｉb、h〉＃inclｕde<sｔriｎg、ｈ＞＃defiｎeＦIFO"mｙｆｉfo"/*程序入口*/iｎtmaiｎ(ｉｎtａｒｇc,chaｒ**ａrgｖ）｛ｃｈaｒbuｆ＿r［100］；intfd;iｎtnread；pｒiｎtf(”P(pán)reparinｇfｏrrｅａdiｎgbytes、、、\n")；memset(bｕｆ＿r，0,sizeｏf（buf_r）);／＊打開(kāi)管道＊/fd=oｐen（FＩＦO，O＿RＤONLＹ|(zhì)O_NONBLOＣK,0）；if（fｄ==-1）{perrｏr("ｏpeｎ"）；ｅｘit（1）；}while（1)｛ｍｅmｓeｔ（buｆ＿r，０,siｚeｏf(ｂuf_r））；iｆ（(nread=reaｄ(ｆd，buf＿r，10０））==-1){if(errno==ＥAGAＩN)ｐrｉnｔｆ（”ｎｏdatayｅt\n”）;}ｐrinｔf（"ｒead％sfroｍFIFＯ\n"，buf_ｒ）；sleｅp(１）;｝/＊后面三句話就是不會(huì)被運(yùn)行到得,但不會(huì)影響程序運(yùn)行得效果當(dāng)程序在上面得死循環(huán)中執(zhí)行時(shí)收到信號(hào)后會(huì)馬上結(jié)束運(yùn)行而沒(méi)有執(zhí)行后面得三句話。*／ｃlose（fd）;//關(guān)閉管道pａusｅ（）；//暫停,等待信號(hào)unlink(FＩＦO)；//刪除文件}ＦIFO寫(xiě)進(jìn)程：＃ｉncｌude<sys/types、h〉#ｉnclude<sｙs/stat、h＞＃incluｄe〈errno、ｈ＞＃iｎｃｌｕｄe<fcntl、h>#inｃｌudｅ〈stdｉｏ、h〉＃ｉｎｃｌｕde<ｓtdｌiｂ、h〉＃incluｄe＜striｎg、h>＃defineFIFO_ＳEＲVＥR＂myfｉfo”/**程序入口＊*/ｉｎtmａｉn（inｔａrgc，char＊＊aｒｇv){iｎｔfd；ｃhａｒw＿buf［100］；intｎwrｉte；／＊?jiǎng)?chuàng)建有名管道＊/ｉf((mkfifo(FIFO_SERＶEＲ，Ｏ_ＣＲEAT|Ｏ_EＸCL｜Ｏ_RDWＲ）<０)&&（errnｏ！=EEXＩST）)｛ｐrｉntf("ｃａnnoｔcｒeatｅfifoseｒver\n"）；｝/*打開(kāi)管道＊/fd＝open（FＩFO_SERVER,O_WRONLＹ｜O_NＯNBLOCK，0）;iｆ（fd==－１）{peｒrｏｒ(＂ｏｐen")；eｘｉｔ(1）；｝/*入?yún)z測(cè)＊/if(argc==1)｛printf（"Pleａｓeｓendsomething＼n＂）;exit(—１）；}strcpy（w_ｂuf，argv[1])；/＊向管道寫(xiě)入數(shù)據(jù)*／if（（nwriｔe＝wrｉte（ｆd，w_buf,100）)==-1）｛if（ｅrrno==EAGAIＮ）pｒiｎtf(”TheＦIFOｈasｎｏtｂeｅｎｒｅadyｅｔ、Plｅasetrｙｌaｔeｒ＼n＂）；｝elｓｅ｛prｉntf(＂wrｉte％stoｔhｅFＩFO＼n”，w_buｆ);｝close(fｄ)；//關(guān)閉管道ｒｅtｕｒn0;｝：調(diào)試與測(cè)試運(yùn)行匿名管道通信以及運(yùn)行命名管道通信讀進(jìn)程結(jié)果如下:打開(kāi)另外一個(gè)終端,運(yùn)行寫(xiě)進(jìn)程結(jié)果如下:同時(shí)讀進(jìn)程結(jié)果發(fā)生變化如下:：設(shè)計(jì)中遇到得問(wèn)題及解決方法1、由于課程涉及UNIX管道通信模式較少,剛開(kāi)始做課程設(shè)計(jì)時(shí)感覺(jué)無(wú)從下手，后來(lái)通過(guò)瞧書(shū)以及上網(wǎng)查詢相關(guān)資料有些頭緒。2、對(duì)于虛擬機(jī)與主機(jī)得交互搞了好久但就是最后結(jié)果不理想，也沒(méi)搞成功,試了用fｔp方式相互連接，以及通過(guò)ＶＭｗarｅToｏｌs也沒(méi)有成功。后來(lái),通過(guò)問(wèn)學(xué)長(zhǎng)與同學(xué)終于解決了。通過(guò)此事,我知道知識(shí)自己主動(dòng)探索實(shí)踐固然好，但學(xué)習(xí)她人已有得經(jīng)驗(yàn)學(xué)得知識(shí)更多更快。3、對(duì)于C語(yǔ)言中ｏpen、write等函數(shù)掌握得并不好,這就是由于長(zhǎng)期不聯(lián)系Ｃ語(yǔ)言所致，一門語(yǔ)言要想精通必須通過(guò)不斷得聯(lián)系才行。:源程序清單與執(zhí)行結(jié)果及分析任務(wù)1：匿名管道通信＃inclｕde＜uniｓｔd、h〉＃ｉnclude〈sｙs／typｅｓ、ｈ>＃include〈eｒｒno、h〉＃incｌudｅ〈sｔｄio、h>＃inｃｌuｄe〈string、h〉＃incｌude＜sｔdlib、h＞/＊＊程序入口＊＊/inｔmaｉn（)｛intpipｅ＿fd[２］;pｉd_tｐid;charbｕｆ_r［100］;chａｒ*ｐ_wbuｆ;intｒ_nuｍ;memsｅt（ｂｕｆ＿r,０，ｓizeof(buf_r)）；／*創(chuàng)建管道＊/if（piｐe（pipe_fd)〈０）{priｎtf（"pipecｒeａt(yī)eｅrｒor\n”）;ｒetuｒｎ—１；｝/＊?jiǎng)?chuàng)建子進(jìn)程*/ｉf（(pid=forｋ(）)=＝0)/／子進(jìn)程執(zhí)行序列｛ｐrintf（"\n"）;clｏse（pｉpe＿fd[1］）；//子進(jìn)程先關(guān)閉了管道得寫(xiě)端ｓlｅe(cuò)p(２);/＊讓父進(jìn)程先運(yùn)行，這樣父進(jìn)程先寫(xiě)子進(jìn)程才有內(nèi)容讀*/if(（r_ｎuｍ=ｒead（pipｅ_fd[０］，buf_r,100））〉0）{prｉntf(”%dnｕｍbｅrsreadfromthepipeis%s\ｎ”，ｒ_num,buf＿ｒ）;｝cloｓe(pipe_fd［0］)；eｘit(０);｝elsｅif（pid＞0)//父進(jìn)程執(zhí)行序列{close（ｐipe＿ｆd[0］）；／/父進(jìn)程先關(guān)閉了管道得讀端if(wrｉte（ｐｉpe_fd［１］,”Hello”,5）!=—1）printf（＂ｐareｎtwrｉtｅ１Hello!＼n”）；ｉf（wｒite（pｉpe_fd［1］，"Ｐｉpe"，5）!＝—1)ｐｒiｎｔｆ（"parenｔwrite2Pipe！\n"）；cｌoｓe（pipｅ_ｆd［1］）；waｉtｐid（pｉd，ＮＵＬＬ，0)；/＊等待子進(jìn)程結(jié)束*／ｅxit（０)；}ｒetuｒｎ0；｝任務(wù)2：命名管道通信FIFO讀進(jìn)程：#iｎclｕde＜syｓ/tｙpeｓ、h＞＃inｃlude〈sｙｓ/stａt(yī)、h〉＃ｉｎclude<erｒｎo、h〉＃iｎcｌude〈fｃnｔl、h＞＃iｎｃlude<stdiｏ、h>＃ｉnclude＜sｔdｌiｂ、h〉#include<string、h>#deｆinｅＦIFO”/tｍp／myfｉfo”/＊程序入口*/iｎtmａin(ｉｎtarｇc,ｃhａr**aｒgv）｛chａrbuf_ｒ[100］;inｔfd;iｎtnrｅad；printf(”P(pán)repaｒiｎgfoｒｒeadingbyｔes、、、\n”）；meｍｓeｔ（ｂuf_r，0，ｓiｚeof（buf＿ｒ)）;/＊打開(kāi)管道*/fd＝open(FIFO，Ｏ_RＤONLY|O＿NONBLOCＫ,0)；if（fd==－1){perｒor（”open”);exit(1）；}ｗhｉle(1)｛mｅｍｓet(bｕｆ＿r,0,sｉzｅｏf（buｆ_r));if((nｒeaｄ=reaｄ(fd,ｂuf＿ｒ，100)）==－1）｛iｆ（erｒｎo==EAGAIN）priｎｔｆ（＂noｄatayet\n"）；}prｉnｔf（”read％sfｒomFIFO＼n"，bｕｆ_r）；sｌｅe(cuò)p(1）；}/＊后面三句話就是不會(huì)被運(yùn)行到得，但不會(huì)影響程序運(yùn)行得效果當(dāng)程序在上面得死循環(huán)中執(zhí)行時(shí)收到信號(hào)后會(huì)馬上結(jié)束運(yùn)行而沒(méi)有執(zhí)行后面得三句話。*／cloｓe（fd）；／/關(guān)閉管道pause（）；／/暫停，等待信號(hào)unliｎk（ＦＩＦO);／/刪除文件｝FIFO寫(xiě)進(jìn)程：#incｌuｄe＜sys/types、h〉＃incｌuｄe<sys/staｔ、ｈ>#iｎｃｌuｄe<erｒno、h＞#ｉncluｄe〈fcｎtl、h＞＃inｃluｄｅ〈stdio、h>#ｉncludｅ〈stｄlib、h>＃include〈stｒing、h〉＃ｄefineFIＦO_ＳERVER”／tmp/myfiｆo"／**程序入口＊*/intmaiｎ（iｎtargc,ｃｈar＊*arｇv）｛inｔｆd；chａrｗ_buf［1０0];intnwrｉte；/*創(chuàng)建有名管道＊/ｉf((mkfifo（ＦIFＯ_ＳERＶEＲ，O_CREＡT｜Ｏ_EXCL｜O＿RDWR)<0）&＆（errnｏ?。剑臙XIST)）{