操作系統(tǒng)實驗4-進程的管道通信

操作系統(tǒng)實驗報告計算機0703班200729實驗4進程的管道通信1. 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）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）了解Linux系統(tǒng)中進程通信的基本原理。進程是操作系統(tǒng)中最重要的概念，貫穿始終，也是學習現(xiàn)代操作系統(tǒng)的關(guān)鍵。通過本次實驗，要求理解進程的實質(zhì)和進程管理的機制。在Linux系統(tǒng)下實現(xiàn)進程從創(chuàng)建到終止的全過程，從中體會進程的創(chuàng)建過程、父進程和子進程之間的關(guān)系、進程狀態(tài)的變化、進程之間的互斥、同步機制、進程調(diào)度的原理和以管道為代表的進程間的通信方式的實現(xiàn)。2.內(nèi)容及要求：這是一個設計型實驗，要求自行編制程序。使用系統(tǒng)調(diào)用pipe()建立一條管道，兩個子進程分別向管道寫一句話：Childprocess1issendingamessage!Childprocess2issendingamessage!父進程從管道讀出來自兩個子進程的信息，顯示在屏幕上。要求：1）父進程先接收子進程1發(fā)來的消息，然后再接收子進程2發(fā)來的消息。2）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，另一子進程必須等待。使用系統(tǒng)調(diào)用lockf(fd[1],1,0)實現(xiàn)對管道的加鎖操作，用lockf(fd[1],0,0)解除對管道的鎖定。3）實現(xiàn)父子進程的同步，當子進程把數(shù)據(jù)寫入管道后，便去睡眠等待；當父進程試圖從一空管道中讀取數(shù)據(jù)時，也應等待，直到子進程將數(shù)據(jù)寫入管道后，才將其喚醒。3．相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用1）fork()用于創(chuàng)一個子進程。格式：intfork();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。2）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，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。3）exit()是進程結(jié)束時最常調(diào)用的。格式：voidexit(intstatus);其中，status為進程結(jié)束狀態(tài)。4）pipe()用于創(chuàng)建一個管道格式：pipe(intfd);其中fd是一個由兩個數(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。5）sleep()調(diào)用進程睡眠若干時間，之后喚醒。格式：sleep(intt);其中t為睡眠時間。6）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(fd[1],1,0)；/*表示對管道的寫入端口加鎖。lockf(fd[1],0,0)；/*表示對管道的寫入端口解鎖。7）write(fd[1],String,Length)將字符串String的內(nèi)容寫入管道的寫入口。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.程序流程父進程：1）創(chuàng)建管道；2）創(chuàng)建子進程1；3）創(chuàng)建子進程2；4）等待從管道中讀出子進程1寫入的數(shù)據(jù)，并顯示在屏幕上；5）等待從管道中讀出子進程2寫入的數(shù)據(jù)，并顯示在屏幕上；6）退出。子進程：1）將管道的寫入口加鎖；2）將信息“Childprocessnissendingmessage!”輸入到變量OutPipe中，n=1，2；3）將OutPipe中信息寫入管道；4）睡眠等待；5）將管道的寫入口解鎖；6）退出。5．預習報告要求：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明4）預期的程序運行結(jié)果6．實驗報告要求：1）題目，目的，內(nèi)容，要求2）程序流程圖3）程序源代碼、文檔注釋及文字說明4）運行結(jié)果及其說明5）回答以下問題：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。②若不對管道加以互斥控制，會有什么后果？③說明你是如何實現(xiàn)父子進程之間的同步的。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);}