操作系统实验二实验报告

1、操作系统实验报告实验二：线程和管道通信实验一、 实验目的 通过 Linux 系统中线程和管道通信机制的实验,加深对于线程控制和管道通信概念的理解,观察和体验并发进（线）程间的通信和协作的效果 ,练习利用无名管道进行进（线）程间通信的编程和调试技术。二、实验说明1) 与线程创建、执行有关的系统调用说明 线程是在共享内存中并发执行的多道执行路径,它们共享一个进程的资源,如进程程序段、文件描述符和信号等,但有各自的执行路径和堆栈。线程的创建无需像进程那样重新申请系统资源,线程在上下文切换时也无需像进程那样更换内存映像。多线程的并发执行即避免了多进程并发的上下文切换的开销又可以提高并发处理的效率。 p

2、thread 库中最基本的调用。 1.pthread_create 系统调用语法: #include <pthread.h> Int pthread_create(pthread_t *thread,pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine)(void *) Void *arg); pthread_create 函数创建一个新的线程。pthread_create 在 thread 中保存新线程的标识符。Attr 决定了线程应用那种线程属性。使用默认可给定参数 NULL; (*start_routine) 是一个指向新线程中要执行的函数的指

3、针 arg 是新线程函数携带的参数。 Pthread_create 执行成功会返回0并在 thread 中保存线程标识符。执行失败则返回一个非0的出错代码2.pthread_exit 系统调用语法: #include <pthread.h> void pthread_exit(void *retval); pthread_exit 函数使用函数 pthread_cleanup_push 调用任何用于该线程的清除处理 函数,然后中止当前进程的执行,返回 retval。 Retval 可以由父线程或其他线程通过 pthread_join 来检索。一个线程也可以简单地通过从其初始化函数返

4、回来终止。 3.pthread_join 系统调用语法: #include <pthread.h> int pthread_join(pthread_t th, void *thread_return); int pthread_detach(pthread_t th); 函数 pthread_join 用于挂起当前线程,直到 th 指定的线程终止运行为止。2） 管道通信机制 管道 pipe 是进程间通信最基本的一种机制。在内存中建立的管道称为无名管道, 在磁盘上建立的管道称为有名管道。无名管道随着进程的撤消而消失,有名管道则可以长久保存,shell 命令符| 建立的就是无名管道,

5、而 shell 命令 mkfifo 建立的是有名管道。两个进程可以通过管道一个在管道一端向管道发送其输出,给另一进程可以在管道的另一端从管道得到其输入.管道以半双工方式工作,即它的数据流是单方向的. 因此使用一个管道一般的规则是读管道数据的进程关闭管道写入端,而写管道进程关闭其读出端。管道既可以采用同步方式工作也可以采用异步方式工作。三、实验内容题目：设有二元函数 f(x,y) = f(x) + f(y) 其中： f(x) = f(x-1) * x (x >1) f(x)=1 (x=1) f(y) = f(y-1) + f(y-2) (y> 2) f(y)=1 (y=1,2) 请编

6、程建立 3 个并发协作进程，它们分别完成 f(x,y)、f(x)、f(y)（1）首先要创建三个线程，分别执行f（x）、f（y）和f（x，y）函数，通过pthread_create系统调用即可以创建相应的线程，若创建成功则返回0并保存线程标识符。（2）线程之间的通信是通过管道实现，在内存中建立的管道称为无名管道，在磁盘上建立的管道称为有名管道。无名管道随着线程的撤销而消失。通过pipe系统调用即可创建相应的管道。（3）管道通信的数据流是单方向的，管道的一端只能作为输入端或输出端，通过系统调用read(int pipe_id,const void *buf,size_t count)、write(

7、int pipe_id,const void *buf,size_t count)即可实现管道的读出与写入。（4）创建相应的线程和管道后，则要考虑相应线程的执行，这是要一个系统调用，pthread_join(pthread_t th, void *thread_return)系统调用是将当前的线程挂起，直到线程th执行结束。（5）线程运行结束，可以通过系统调用结束，pthread_exit(void *retval)系统调用可以结束当前的线程。四、实验结果五、实验中遇到的错误：编写完程序运行时，程序没有按照规定在限制的条件内结束，而是无限循环进行，由此可以判断出应该是有关循环的代码段出现错误，

8、返回代码段，找到有循环的代码，仔细阅读将错误找到并改正，再次运行时，实验结果正确。附：实验代码新建exp2.c文件并进入编辑#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>int main(int argc,char *argv) int pid1,pid2;/进程号 int pipe12;/存放第一个无名管道标号 int pipe22;/存放第二个无名管道标号 int x=1,y=1; /使用pipe()系统调用建立两个无名管道。建立不成功程序退出，执行终止 if(pipe(pipe1)<

9、;0) perror("pipe not create"); exit (EXIT_FAILURE); if(pipe(pipe2)<0) perror("pipe not create"); exit(EXIT_FAILURE); /使用fork()系统调用建立子进程，建立不成功程序退出，执行终止 if(pid1=fork()<0) perror("process not create"); exit(EXIT_FAILURE); else if(pid1=0) /子进程1从管道1的1端写， close(pipe10);

10、 close(pipe20); close(pipe21); int fx=1; do if(x=1) fx=1; else fx=fx*x; printf("child %d f(x): f(%d)=%dn",getpid(),x+,fx); write(pipe11,&fx,sizeof(int); while(x<=9); /写完成之后，关闭管道 close(pipe11); /子进程执行结束 exit(EXIT_SUCCESS); else if(pid2=fork()<0) perror("process not create&quo

11、t;); exit(EXIT_FAILURE); else if(pid2=0) /子进程2从管道2的1端写 close(pipe10); close(pipe20); close(pipe11); int fy=1,fy1=1,fy2=1; do if(y=1|y=2) fy=1; else fy1=fy2;fy2=fy;fy=fy1+fy2; printf("child %d f(y): f(%d)=%dn",getpid(),y+,fy); write(pipe21,&fy,sizeof(int); while(y<=9); close(pipe21); exit(EXIT_SUCCESS); else /父进程从管道1的0端和管道2的0端读 close(pipe11); close(pipe21); int m=1,n=1; do read(pipe10,&x,sizeof(int); read(pipe20,&y,sizeof(int); printf("parent %d