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文档简介
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,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); 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 #include #include #include #include #include #include #include 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) printf(The Child process 1 is sending message!n); lockf(fd1,1,0);/互斥 sprintf(outpipe,This is the child 1 processs 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); if(pid2=0) printf(The Child process 2 is sending message!n); lockf(fd1,1,0); sprintf(outpipe,This is the child 2 processs 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) printf(The Child process 3 is sending message!n); lockf(fd1,1,0); sprintf(outpipe,This is the child 3 processs 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,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管道pipe加锁,那么这样同
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