操作系统实验三进程的管道通信

1、实验三进程的管道通信一、实验目的：（1）加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别；（2）学习进程创建的过程，进一步认识并发执行的实质；（3）分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法；（4）学习解决进程同步的方法；（5）掌握Linux系统进程间通过管道通信的具体实现方法。二、实验内容及要求：（1）使用系统调用pipe（）建立一条管道线，两个子进程分别向管道写一句话（写的内容自己定，但要有该进程的一些信息）；（2）父进程从管道中读出来自两个子进程的消息，显示在屏幕上；（3）要求：父进程首先接收子进程p1发来的消息，然后再接收子进程p2发来的消息；（4）两个子进程要并发执行；(5)实现管道的

2、互斥使用。当一个子进程正在对管道进行写操作时，另一个欲写入管道的子进程必须等待。使用系统调用lockf(fd1,1,0)实现对管道的加锁操作，用lockf(fd1,0,0)解除对管道的锁定；(6)实现父子进程的同步，当父进程试图从一空管道中读取数据时，便进入等待状态，直到子进程将数据写入管道返回后，才将其唤醒。三、实现：相关的系统调用fork()用于创一个子进程。格式：intfork();返回值：在子进程中返回0；在父进程中返回所创建的子进程的ID值；当返回-1时，创建失败。wait()常用来控制父进程与子进程的同步。在父进程中调用wait()，则父进程被阻塞，进入等待队列，等待子进程结束。当

3、子进程结束时，父进程从wait()返回继续执行原来的程序。返回值：大于0时，为子进程的ID值；等于-1时，调用失败。exit()是进程结束时最常调用的。格式：voidexit(intstatus);其中，status为进程结束状态。pipe()用于创建一个管道格式：pipe(intfd);其中fd是一个由两个数组元素fd和fd1组成的整型数组，fd是管道的读端口，用于从管道读出数据，fd1是管道的写端口，用于向管道写入数据。返回值：0调用成功；-1调用失败。sleep()使调用进程睡眠若干时间，之后唤醒。格式：sleep(intt);其中t为睡眠时间。lockf()用于对互斥资源加锁和解锁。在

4、本实验中该调用的格式为：lockf(fd1,1,0)；/*表示对管道的写入端口加锁。lockf(fd1,0,0)；/*表示对管道的写入端口解锁。write(fd1,String,Length)将字符串String的内容写入管道的写入read(fd0,String,Length)从管道的读入口读出信息放入字符串String中。程序流程图父进程新站化创建智道创捏干进播Pt府指百道消县图1父进程流程图四、运行结果及说明图2子进程P1流程图fos_tst3pidl=3315pldl=OPid2=3318-二pid2=0Pid3=3317二三七TheChildprocess2icsendirigmess

5、age>二三TheChiIdprocess1sending同ess日ge!pid3=O"'TheChildprocess3issendir9messageIThisisthechild2process's晚wage!Thisisthechild3pracexs'smessageIThisisthechild1process'snescage!Processreturned0(0x0)executiontimei3*002sPressENTERtocontinue*Agos_tst3pidl=2969pidl=OTheChiIdprocess1is

6、sendingmessage!Pid2=2970Pid2-0Pid3=2971TheChiIdprocess2issendingmessageIpid3=0TheChiIdprocess3issendingmessageIThisisthechild1processesmessage!Thisisthechild2process'smessage!Thisisthechild3process'smessage!Processreturned0(0x0)executiontime：3*004sPressENTERtocontinue.五、源代码#include<stdio.

7、h>#include<sys/types.h>#include<stdlib.h>#include<sys/stat.h>#include<fcntl.h>#include<error.h>#include<wait.h>#include<unistd.h>intmain()intpid1,pid2,pid3;intfd2;charoutpipe60,inpipe60;pipe(fd);/创建一个管道while(pid1=fork()=-1);printf("pid1=%dn",pid

8、1);if(pid1=0)printf("TheChildprocess1issendingmessage!n");lockf(fd1,1,0);/互斥sprintf(outpipe,"Thisisthechild1process'smessage!n");write(fd1,outpipe,60);sleep(1);/自我阻塞1秒,让出机会执行下一个进程，增加并发lockf(fd1,0,0);exit(0);elsewhile(pid2=fork()=-1);printf("pid2=%dn",pid2);if(pid2=0

9、)printf("TheChildprocess2issendingmessage!n");lockf(fd1,1,0);sprintf(outpipe,"Thisisthechild2process'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("TheChildprocess3issending

10、message!n");lockf(fd1,1,0);sprintf(outpipe,"Thisisthechild3process'smessage!n");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,inpip

11、e,60);printf("%sn",inpipe);exit(0);return0;六、回答问题(1)指出父进程与两个子进程并发执行的顺序，并说明原因。子进程先执行，然后父进程才执行。这是由进程的同步机制决定的，因为只有子进程向管道中写入信息后，父进程才能读取；否则父进程自己调用wait()系统调用将自己阻塞,将处理机交由子进程。(2)若不对管道加以互斥控制，会有什么后果？管道进行互斥控制，是为防止两个子进程对管道资源进行争夺而产生信息丢失或覆盖。如果不加控制，那么可能一个子进程写入的信息还没来得及被父进程读出，另一个子进程又先写入信息，那么之前的进程写入的信息将被覆盖，父进程也就读不到之前进程传递来的信息了。(3)说明你是如何实现父子进程之间的同步的。1、父进程读出之前确定管道中有数据，否则阻塞自己。这一点很容一般到，通过系统调用wait()函数，即可以实现，当子进程结束时父进程才执行，那么此时管道中肯定已经有子进程写入的数据了。2、子进程在写入之前要确定管道中的数据已经被父进程读出，否则不能写入或者阻塞自己。3、这可以通过进程间的互斥来间接的