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

2、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： 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。wait() 常用来控制父进程与子进程的同步。在父进程中调用

3、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： voidexit(intstatus);其中， status 为进程结束状态。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 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

4、() 使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。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。write(fd1,String,Length) 口。read(fd0,String,Length) String 中。程序流程图lockf(fd1,0,0)；/* 表示对管道的写入端口解锁。将字符串 String 的内容写入管道的写入从管道的读入口读出信息放入字符串图 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 #incl

5、ude #include #include #include #include #include #include intmain() intpid1,pid2,pid3; intfd2; charoutpipe60,inpipe60; pipe(fd);/ 创建一个管道 while(pid1=fork()=-1); printf(pid1=%dn,pid1); if(pid1=0)printf(TheChildprocess1issendingmessage!n); lockf(fd1,1,0);/ 互斥 sprintf(outpipe,Thisisthechild1processsmess

6、age!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(TheChildprocess2issendingmessage!n);lockf(fd1,1,0);sprintf(outpipe,Thisisthechild2processsmessage!n); write(fd1,outpipe,60);sleep(1);lockf(f

7、d1,0,0);exit(0);elsewhile(pid3=fork()=-1);printf(pid3=%dn,pid3); if(pid3=0) printf(TheChildprocess3issendingmessage!n); lockf(fd1,1,0);sprintf(outpipe,Thisisthechild3processsmessage!n); write(fd1,outpipe,60);sleep(1);lockf(fd1,0,0);exit(0);elsewait(0);/ 同步 read(fd0,inpipe,60); printf(n%s,inpipe);wai

8、t(0);read(fd0,inpipe,60); printf(%sn,inpipe);wait(0);read(fd0,inpipe,60);printf(%sn,inpipe);exit(0);return0;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

9、。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，那么这样同时就只能有 一