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）兩個子進程要并發(fā)執(zhí)行；（5）實現(xiàn)管

2、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(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()，則父進程被阻塞，進入等待隊列，

3、等待子進程結(jié)束。當子進程結(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fd0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)用進程睡眠若干時間，之后喚醒。 格式：sleep(int t);

4、 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>#inc

5、lude <stdlib.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <error.h>#include <wait.h>#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) pr

6、intf("The Child process 1 is sending message!n"); lockf(fd1,1,0);/互斥 sprintf(outpipe,"This is the child 1 process'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)度 lockf(fd1,0,0); exit(0); else while(pid2=fork( )=-1); printf("pid2=%dn",pid2);

7、if(pid2=0) printf("The Child process 2 is sending message!n"); lockf(fd1,1,0); sprintf(outpipe,"This is the child 2 process's message!n"); write(fd1,outpipe,60); sleep(1); lockf(fd1,0,0); exit(0); else while(pid3=fork( )=-1); printf("pid3=%dn",pid3); if(pid3=0) prin

8、tf("The Child process 3 is sending message!n"); lockf(fd1,1,0); sprintf(outpipe,"This is the child 3 process's message!n"); write(fd1,outpipe,60); sleep(1); lockf(fd1,0,0); exit(0); else wait(0);/同步 read(fd0,inpipe,60); printf("n%s",inpipe); wait(0); read(fd0,inpipe

9、,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。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，父進程才能讀取；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(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