操作系统实验报告(进程的管道及消息通信)

实验题目进程的管道及消息通信小组合作否姓名班级学号一、实验目的1、了解什么是管道2、熟悉LINUX支持的管道通信方式3、了解Linux系统中的进程间通信机制，包括共享内存和信号量。二．实验环境安装了Linux虚拟机的Windows系统的计算机一台三、实验内容与步骤一、管道通信1、创建无名管道的格式#include<sys/types.h>#include<ctype.h>#include<unistd.h>intpipe(intfiledes[2]);真确返回：0，错误返回：-1。无名管道pipe（）的使用例子：使用无名管道pipe()，进行父子进程之间的通信。源代码如下:#include<sys/types.h>#include<ctype.h>#include<unistd.h>intpipe(intfiledes[2]);charparent[]="Amessagetopipe'communication.\n";main(){intpid,chan1[2];charbuf[100];pipe(chan1);pid=fork();if(pid<0){printf("tocreatechilderror\n");exit(1);}if(pid>0){close(chan1[0]);printf("parentprocesssendsamessagetochild.\n");write(chan1[1],parent,sizeof(parent));close(chan1[1]);printf("parentprocesswaitsthechildtoterminate\n");wait(0);printf("parentprocessterminate\n");}else{close(chan1[1]);read(chan1[0],buf,100);printf("Themessagereadbychildprocessfromparentis:%s.\n",buf);close(chan1[0]);printf("childprocessterminates\n");}}运行结果：2、打开一个以命令行为参数的管理文件，完成进程之间的通信进程例子：以命令行为参数的管理文件的示例。假设有一个的可执行程序chcase，从标准输出设备读字符，将小写字母转换成大写字母并进行输出。主程序使用popen创建管道，实现将某文件中的字母转换成大写字母。其中的文本文件名作为参数传进来。源程序如下：#include<sys/wait.h>#include<stdio.h>#defineMAXLINE100intmain(intargc,char*argv[]){charline[MAXLINE];FILE*fpin,*fpout;if(argc!=2){fprintf(stderr,"usage:a.out<pathname>\n");exit(1);}if((fpin=fopen(argv[1],"r"))==NULL){fprintf(stderr,"can'topen%s\n",argv[1]);exit(1);}if((fpout=popen("/mnt/usb/mldm/chcase.exe","w"))==NULL){fprintf(stderr,"popenerror\n");exit(1);}while((fgets(line,MAXLINE,fpin))!=NULL){if(fputs(line,fpout)==EOF) {fprintf(stderr,"fputserrortopipe.\n");exit(1); }}if(ferror(fpin)){fprintf(stderr,"fgetserror.\n");exit(1);}if(pclose(fpout)==-1){fprintf(stderr,"pcloseerror.\n");exit(1);}exit(0);}运行结果：3、有名管道的通信有名管道使用的例子；代码如下：#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<unistd.h>#include<fcntl.h>intmknod(constchar*pathname,mode_tmode,dev_tdev);charstring[]="thisisaexampletoshowfifocommunication";main(argc,argv)intargc;char*argv[];{intfd;charbuf[256];inti;mknod("fifo",010777,0);if(argc==2){fd=open("fifo",O_WRONLY);}else{fd=open("fifo",O_RDONLY);}for(i=0;i<26;i++){if(argc==2) {printf("\nIhavewrote:%s",string);write(fd,string,45);string[0]+=1; }else {read(fd,buf,256);printf("\nThecontextbyIhavereadis:!%s",buf);buf[0]='\0'; }}close(fd);}运行结果：二．消息缓冲机制客户进程收到服务结果信息后，显示两者的通信过程，下面给出客户进程和服务者进程通信示例的源程序：客户进程的通信过程#include<sys/types.h>#include<sys/ipc.h>#include<sys/msg.h>#defineSVKEY75#defineREQ1structmsgform{ longmtype;//消息类型 charmtext[256];//消息正文 }main(){ structmsgformmsg; intmsqid,pid,*pint; msqid=msgget(SVKEY,0777);//创建消息队列 pid=getpid();//获得当前进程标识 pint=(int*)msg.mtext;//获得消息正文首地址 *pint=pid;//将客户进程的pid复制到消息缓冲区中 msg.mtype=REQ; msgsnd(msqid,&msg,sizeof(int),0);//发送消息 msgrcv(msqid,&msg,256,pid,0);//这里pid作为消息类型 printf("clientreceiveserver'sserviceresultisserver'spid:%d\n",pid) ;}服务进程server.c代码如下所示：#include<sys/types.h>#include<sys/ipc.h>#include<sys/msg.h>#defineSVKEY75#defineREQ1structmsgform{ longmtype; charmtext[256];}main(){ intmsqid; structmsgformmsg; inti,pid,*pint; msqid=msgget(SVKEY,0777|IPC_CREAT);//创建消息队列 for(;;) { msgrcv(msqid,&msg,256,REQ,0);//接受客户发送的消息 printf("serverisdoingtheserviceforaclient.\n"); pint=(int*)msg.mtext; pid=*pint;//获得客户pid，以便进行服务 printf("serverreceiveclient'sservicerequestisclient'spid:'%d'.\n",pid); msg.mtype=pid; pid=getpid();/*经服务进程的的pid发送给客户 msgsnd(msqid,&msg,sizeof(int),0); }}运行结果：四、实验过程与分析在1例子中：1、pipe()是建立一无名管道，系统调用格式为pipe(filedes)参数定义是intpipe(filedes);intfiledes[2];其中，filedes[1]是写入端，filedes[0]是读出端。2、read()的系统调用格式是read(fd,buf,nbyte)，参数定义是intread(fd,buf,nbyte);intfd;char*buf;unsignednbyte;它的功能是从fd所指示的文件中读出nbyte个字节的数据，并将它们送至由指针buf所指示的缓冲区中。如该文件被加锁，等待，直到锁打开为止。3、write()系统调用格式是read(fd,buf,nbyte)，它的功能是把nbyte个字节的数据，参数定义同read()，而父进程则从管道中读出来自两个进程的信息，显示在屏幕上。从buf所指向的缓冲区写到由fd所指向的文件中。如文件加锁，暂停写入，直至开锁。五、实验总结一、什么是管道：所谓管道，是指能够连接一个写进程和一个读进程的、并允许它们以生产者—消费者方式进行通信的一个共享文件，又称为pipe文件。由写进程从管道的写入端（句柄1）将数据写入管道，而读进程则从管道的读出端（句柄0）读出数据。二、管道的类型：1、有名管道：一个可以在文件系统中长期存在的、具有路径名的文件。用系统调用mknod()建立。它克服无名管道使用上的局限性，可让更多的进程也能利用管道进行通信。因而其它进程可以知道它的存在，并能利用路径名来访问该文件。对有名管道的访问方式与访问其他文件一样，需先用open()打开。2、无名管道：一个临时文件。利用pipe()建立起来的无名文件（无路径名）。只用该系统调用所返回的文件描述符来标识该文件，故只有调用pipe()的进程及其子孙进程才能识别此文件描述符，才能利用该文件（管道）进