2022年操作系统课程设计-进程通信-管道 .pdf

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1、操作系统课程设计写在前面：这是 操作系统课程设计实验报告（ 管道通信实验） ，前半部分是实验手册上的内容（老师发的） ，后面有该实验的实验报告，这个是我自己做的，不是网上搜来的，绝对原创，现在免费分享到文库上，目的是为了交流和共享。以后会边做边分享。虽然实验报告已经被老师审核通过，但如果还有不对的地方，请斧正。实验手册内容：实验三进程通信（二）进程的管道通信实验实验目的1、了解什么是管道2、熟悉 UNIX/LINUX支持的管道通信方式实验内容编写程序实现进程的管道通信。用系统调用pipe( )建立一管道，二个子进程P1 和 P2分别向管道各写一句话：Child 1 is sending a m

2、essage! Child 2 is sending a message! 父进程从管道中读出二个来自子进程的信息并显示（要求先接收P1，后 P2） 。实验指导一、什么是管道UNIX 系统在 OS 的发展上，最重要的贡献之一便是该系统首创了管道（pipe） 。这也是UNIX 系统的一大特色。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。句柄 fd0 句柄 fd1读出端写入端二、管道的类型：1、有名管道一个可以在文件系统中长期存

3、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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 操作系统课程设计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

4、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）进行通信。当这些进程不再使用此管道时，核心收回其索引结点。二种管道的读写方式是相同的，本文只讲无名管道。3、pipe 文件的建立分配磁盘和内存索引结点、为读进程分配文件表项、为写进程分配文件表项、分配用户文件描述符4、读 /写进程互斥内核为地址设置一个读指针和一个写指针，按先进先出顺序读、写。为使读、写进程互斥地访问pipe 文件，需使各进程互斥地访问pipe 文件索引结点中的直接地址项。因此，每次进程在访问pipe 文件前，都需检查该索引文件是否已被上锁。若是，进程便睡眠等待，否则，将其上锁，进行读/

5、写。操作结束后解锁，并唤醒因该索引结点上锁而睡眠的进程。三、所涉及的系统调用1、pipe( ) 建立一无名管道。系统调用格式pipe(filedes) 参数定义int pipe(filedes); int filedes2; 其中， filedes1 是写入端， filedes0 是读出端。该函数使用头文件如下：#include #inlcude #include 2、read( ) 系统调用格式read(fd,buf,nbyte) 功能： 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。参数定义int

6、read(fd,buf,nbyte); int fd; char *buf; unsigned nbyte; 3、write( )系统调用格式write(fd,buf,nbyte) 功能：把nbyte 个字节的数据，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。参数定义同read( )。四、参考程序#include #include #include int pid1,pid2; main( ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2

7、 页，共 7 页 - - - - - - - - - 操作系统课程设计int fd2; char outpipe100,inpipe100; pipe(fd); /*创建一个管道*/ while (pid1=fork( )= =-1); if(pid1= =0) lockf(fd1,1,0); sprintf(outpipe,child 1 process is sending message!); /*把串放入数组outpipe 中*/ write(fd1,outpipe,50); /*向管道写长为50 字节的串 */ sleep(5); /*自我阻塞 5 秒*/ lockf(fd1,0,0

8、); exit(0); else while(pid2=fork( )= =-1); if(pid2= =0) lockf(fd1,1,0); /*互斥 */ sprintf(outpipe,child 2 process is sending message!); write(fd1,outpipe,50); sleep(5); lockf(fd1,0,0); exit(0); else wait(0); /*同步 */ read(fd0,inpipe,50); /*从管道中读长为50 字节的串 */ printf(%sn,inpipe); wait(0); read(fd0,inpipe,

9、50); printf(%sn,inpipe); exit(0); 五、运行结果延迟 5 秒后显示child 1 process is sending message! 再延迟 5 秒child 2 process is sending message! 六、思考题1、程序中的sleep(5)起什么作用？2、子进程 1 和 2 为什么也能对管道进行操作？3、是否总是先输出child1？为什么？4、如何修改程序让child2 先输出？5、读写的同步如何实现的？以下为实验报告部分：实验进程的管道通信名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -

10、 - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 操作系统课程设计姓名 Lee QQ 615824191 实验目的1、了解什么是管道2、熟悉 UNIX/LINUX支持的管道通信方式实验内容编写程序实现进程的管道通信。用系统调用 pipe( )建立一管道， 二个子进程P1和 P2分别向管道各写一句话：Child 1 is sending a message! Child 2 is sending a message! 父进程从管道中读出二个来自子进程的信息并显示（要求先接收 P1， 后 P2） 。实验步骤1. 将参考程序用 vi

11、编辑器录入，然后编译执行#include #include #include int pid1,pid2; main() int fd2 ; char outpipe100, inpipe100 ; pipe(fd) ; while(pid1 = fork() = -1) ; if(pid1 = 0) lockf(fd1, 1, 0) ; sprintf(outpipe,child 1 process is sending message !) ; write(fd1, outpipe, 50) ; sleep(5) ; lockf(fd1,0,0) ; exit(0) ; else whil

12、e(pid2 = fork() = -1) ; if(pid2 = 0) lockf(fd1,1,0) ; sprintf(outpipe,child 2 process is sending message !) ; write(fd1,outpipe,50) ; sleep(5) ; lockf(fd1,0,0) ; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 操作系统课程设计exit(0) ; else wait(0)

13、 ; read(fd0,inpipe,50) ; printf(%sn,inpipe) ; wait(0) ; read(fd0,inpipe,50) ; printf(%sn,inpipe) ; exit(0) ; 2. 观察程序运行结果延迟 5 秒后显示child 1 process is sending message! 再延迟 5 秒child 2 process is sending message! 思考1.程序中的 sleep(5) 起什么作用？程序中的 sleep(5) 的作用是让进程休眠5 秒。2.子进程 1 和 2 为什么也能对管道进行操作？实验中所用到的无名管道实际上是一

14、个没有路径的临时文件，进程通过该文件的文件描述符来识别它， 而子进程会继承父进程的环境和上下文中的大部分内容， 包括文件描述符， 从而子进程也能对父进程中创建的管道进行操作。3.是否总是先输出 child1？为什么？child 1 process is sending message! 和 child 2 process is sending message! 输出的先后取决于两个子进程向管道中写入数据的次序，具体来说是 FIFO，理论上说由于进程的并发执行，它们的次序是随机的。但在程序实际执行过程中，子进程pid1 会先于 pid2 被创建，由于程序向下执行的速度较快，所以pid1 会在被创

15、建后抢占管道，并写入child 1 process is sending message! ，导致程序的输出结果是child 1 process is sending message! 。4.如何修改程序让 child2 先输出？要让 child2 先输出，在 pid1 的最开始加入能消耗掉分配给pid1 时间片名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 操作系统课程设计的语句即可。具体修改如下：#include #incl

16、ude #include #include int pid1,pid2; main() int i ; int fd2 ; char outpipe100, inpipe100 ; pipe(fd) ; while(pid1 = fork() = -1) ; if(pid1 = 0) sleep(1) ; lockf(fd1, 1, 0) ; sprintf(outpipe,child 1 process is sending message !) ; write(fd1, outpipe, 50) ; sleep(5) ; lockf(fd1,0,0) ; exit(0) ; else wh

17、ile(pid2 = fork() = -1) ; if(pid2 = 0) lockf(fd1,1,0) ; sprintf(outpipe,child 2 process is sending message !) ; write(fd1,outpipe,50) ; sleep(5) ; lockf(fd1,0,0) ; exit(0) ; else wait(0) ; read(fd0,inpipe,50) ; printf(%sn,inpipe) ; wait(0) ; read(fd0,inpipe,50) ; printf(%sn,inpipe) ; exit(0) ; 5.读写的

18、同步如何实现的？读写的同步是父进程用wait(0) 实现的。心得与体会通过本实验，我了解了能够连接一个写进程和一个读进程的、并允许它们名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 操作系统课程设计以生产者消费者方式进行通信的一个共享文件管道，并对无名管道的建立和使用有了一个初步的认识。 此外，本次试验让我对具体的生产者消费者问题有了更深刻的理解。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -