操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)三進(jìn)程的管道通信

1、進(jìn)程的管道通信一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）加深對進(jìn)程概念的理解，明確進(jìn)程和程序的區(qū)別；（2）學(xué)習(xí)進(jìn)程創(chuàng)建的過程，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）掌握Linux系統(tǒng)進(jìn)程間通過管道通信的具體實(shí)現(xiàn)方法。二、實(shí)驗(yàn)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(gè)子進(jìn)程分別向管道寫一句話（寫的內(nèi)容自己定，但要有該進(jìn)程的一些信息）；（2）父進(jìn)程從管道中讀出來自兩個(gè)子進(jìn)程的消息，顯示在屏幕上；（3）要求：父進(jìn)程首先接收子進(jìn)程p1發(fā)來的消息，然后再接收子進(jìn)程p2發(fā)來的消息；（4）兩個(gè)子進(jìn)程要并發(fā)執(zhí)行；(5)實(shí)現(xiàn)管道的互斥使

2、用。當(dāng)一個(gè)子進(jìn)程正在對管道進(jìn)行寫操作時(shí)，另一個(gè)欲寫入管道的子進(jìn)程必須等待。使用系統(tǒng)調(diào)用lockf(fd1,1,0)實(shí)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(shí)現(xiàn)父子進(jìn)程的同步，當(dāng)父進(jìn)程試圖從一空管道中讀取數(shù)據(jù)時(shí)，便進(jìn)入等待狀態(tài)，直到子進(jìn)程將數(shù)據(jù)寫入管道返回后，才將其喚醒。三、實(shí)現(xiàn)：相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用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。wait()常用來控制父進(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

3、結(jié)束時(shí)，父進(jìn)程從wait()返回繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。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。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)。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和fd1組成的整型數(shù)組，fd0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(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。lockf()用于對互斥資源加鎖和解鎖。在本實(shí)

4、驗(yàn)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(fd0,String,Length)從管道的讀入口讀出信息放入字符串String中。程序流程圖圖1父進(jìn)程流程圖圖2子進(jìn)程P1流程圖四、運(yùn)行結(jié)果及說明五、源代碼#include<stdio.h>#include<sys/types.h>#include<stdlib.h>#include<sys/stat.h>

5、#include<fcntl.h>#include<error.h>#include<wait.h>#include<unistd.h>intmain()intpid1,pid2,pid3;intfd2;charoutpipe60,inpipe60;pipe(fd);/創(chuàng)建一個(gè)管道while(pid1=fork()=-1);printf("pid1=%dn",pid1);if(pid1=0)printf("TheChildprocess1issendingmessage!n");sprintf(outpip

6、e,"Thisisthechild1process'smessage!n");write(fd1,outpipe,60);sleep(1);/自我阻塞1秒,讓出機(jī)會(huì)執(zhí)行下一個(gè)進(jìn)程，增加并發(fā)度lockf(fd1,0,0);exit(0);elsewhile(pid2=fork()=-1);printf("pid2=%dn",pid2);if(pid2=0)printf("TheChildprocess2issendingmessage!n");lockf(fd1,1,0);sprintf(outpipe,"Thisis

7、thechild2process'smessage!n");write(fd1,outpipe,60);sleep(1);lockf(fd1,0,0);exit(0);elsewhile(pid3=fork()=-1);printf("pid3=%dn",pid3);if(pid3=0)printf("TheChildprocess3issendingmessage!n");lockf(fd1,1,0);sprintf(outpipe,"Thisisthechild3process'smessage!n");

8、write(fd1,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);return0;六、回答問題(1)指出父進(jìn)程與兩個(gè)子進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的順序，并說明原因。子進(jìn)程先執(zhí)行，然后父進(jìn)

9、程才執(zhí)行。這是由進(jìn)程的同步機(jī)制決定的，因?yàn)橹挥凶舆M(jìn)程向管道中寫入信息后，父進(jìn)程才能讀取；否則父進(jìn)程自己調(diào)用wait()系統(tǒng)調(diào)用將自己阻塞,將處理機(jī)交由子進(jìn)程。(2)若不對管道加以互斥控制，會(huì)有什么后果？管道進(jìn)行互斥控制，是為防止兩個(gè)子進(jìn)程對管道資源進(jìn)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(gè)子進(jìn)程寫入的信息還沒來得及被父進(jìn)程讀出，另一個(gè)子進(jìn)程又先寫入信息，那么之前的進(jìn)程寫入的信息將被覆蓋，父進(jìn)程也就讀不到之前進(jìn)程傳遞來的信息了。(3)說明你是如何實(shí)現(xiàn)父子進(jìn)程之間的同步的。1、父進(jìn)程讀出之前確定管道中有數(shù)據(jù)，否則阻塞自己。這一點(diǎn)很容一般到，通過系統(tǒng)調(diào)用wait()函數(shù)，即可以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)子進(jìn)程結(jié)束時(shí)父進(jìn)程才執(zhí)行，那么此時(shí)管道中肯定已經(jīng)有子進(jìn)程寫入的數(shù)據(jù)了。2 、子進(jìn)程在寫入之前要確定管道中的數(shù)據(jù)已經(jīng)被父進(jìn)程讀出，否則不能寫入或者阻塞自己。3 、這可以通過進(jìn)程間的互斥來間接的辦到。因?yàn)樽舆M(jìn)程間的互斥，所以每個(gè)子進(jìn)程在執(zhí)行開始都對管道pipe加鎖