操作系统实验4-进程的管道通信

操作系统实验报告计算机0703班200729实验4进程的管道通信1. 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）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）了解Linux系统中进程通信的基本原理。进程是操作系统中最重要的概念，贯穿始终，也是学习现代操作系统的关键。通过本次实验，要求理解进程的实质和进程管理的机制。在Linux系统下实现进程从创建到终止的全过程，从中体会进程的创建过程、父进程和子进程之间的关系、进程状态的变化、进程之间的互斥、同步机制、进程调度的原理和以管道为代表的进程间的通信方式的实现。2.内容及要求：这是一个设计型实验，要求自行编制程序。使用系统调用pipe()建立一条管道，两个子进程分别向管道写一句话：Childprocess1issendingamessage!Childprocess2issendingamessage!父进程从管道读出来自两个子进程的信息，显示在屏幕上。要求：1）父进程先接收子进程1发来的消息，然后再接收子进程2发来的消息。2）实现管道的互斥使用,当一个子进程正在对管道进行写操作时，另一子进程必须等待。使用系统调用lockf(fd[1],1,0)实现对管道的加锁操作，用lockf(fd[1],0,0)解除对管道的锁定。3）实现父子进程的同步，当子进程把数据写入管道后，便去睡眠等待；当父进程试图从一空管道中读取数据时，也应等待，直到子进程将数据写入管道后，才将其唤醒。3．相关的系统调用1）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。2）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。3）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。4）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[0]和fd[1]组成的整型数组，fd[0]是管道的读端口，用于从管道读出数据，fd[1]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。5）sleep()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。6）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(fd[1],1,0)；/*表示对管道的写入端口加锁。lockf(fd[1],0,0)；/*表示对管道的写入端口解锁。7）write(fd[1],String,Length)将字符串String的内容写入管道的写入口。8）read(fd[0],String,Length)从管道的读入口读出信息放入字符串String中。4.程序流程父进程：1）创建管道；2）创建子进程1；3）创建子进程2；4）等待从管道中读出子进程1写入的数据，并显示在屏幕上；5）等待从管道中读出子进程2写入的数据，并显示在屏幕上；6）退出。子进程：1）将管道的写入口加锁；2）将信息“Childprocessnissendingmessage!”输入到变量OutPipe中，n=1，2；3）将OutPipe中信息写入管道；4）睡眠等待；5）将管道的写入口解锁；6）退出。5．预习报告要求：1）题目，目的，要求2）初步的程序流程图3）初步的程序源代码、文档注释及必要的文字说明4）预期的程序运行结果6．实验报告要求：1）题目，目的，内容，要求2）程序流程图3）程序源代码、文档注释及文字说明4）运行结果及其说明5）回答以下问题：①指出父进程与两个子进程并发执行的顺序，并说明原因。②若不对管道加以互斥控制，会有什么后果？③说明你是如何实现父子进程之间的同步的。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);}