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

2、道的互斥使用。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：int fork(); 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，

3、等待子进程结束。当子进程结束时，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：void exit( int status); 其中，status为进程结束状态。 pipe() 用于创建一个管道 格式：pipe(int fd); 其中fd是一个由两个数组元素fd0和fd1组成的整型 数组，fd0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(int t);

4、 其中t为睡眠时间。lockf() 用于对互斥资源加锁和解锁。在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 管道的写入口。 read(fd0,String,Length) 从管道的读入口读出信息放入字符串String中。程序流程图图1 父进程流程图图2 子进程P1流程图四、运行结果及说明五、源代码#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);/创建一个管道 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,让出机会执行下一个进程，增加并发度 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办到。因为子进程间的互斥，所以每个子进程在执行开始都对