河南城建学院操作系统进程通信课程设计

1、河南城建学院操作系统课程设计说明书设计题目： 管道通信 专 业： 计算机科学与技术 指导教师： 邵国金 班 级： 0814091 学 号： 081409126 姓 名： 刘燕龙 同 组 人： 杨俊鹏 、魏中亚 计算机科学与工程系2011年12 月 30 日前 言本设计是基于课程中学到的UNIX系统调用，使用操作系统环境是Red Hat Linux 9，言语开发环境是Linux的GNU C或C+。Linux操作系统是一个向用户开放源码的免费的类UNIX操作系统。它为在校学生学习操作系统课程提供了一个看得见摸得着的范例。对于学生正确理解,掌握操作系统的基本知识具有重要意义。鉴于此,本操作系统课程涉

2、及的实验均在Linux环境下进行。这就要求大家：(1)熟悉Linux的操作和开发环境;(2)具有C语言知识(Linux操作系统大约90%的源码是用C语言编写)。我们的设计和实验将在Windows xp环境下，基于虚拟机软件VMWare软件进行安装。学习计算机软件技术，特别是计算机操作系统技术，除了需要刻苦努力外，还需要掌握软件和操作系统的原理与设计技巧。如何学习和掌握操作系统技术的原理与实际技巧呢?除了听课和读书之外，最好的方法恐怕就是在实践中练习。例如，自己设计一个小型操作系统，多使用操作系统，多阅读和分析操作源代码等。但由于我们的条件和学时有限，在理论学习过程中没有给同学们提供更多的实验机

3、会。管道通信，通过在两个进程间创建通道，一个写信息通过通道传送给另一个进程并且读出来，同过实践让我们了解了什么是管道通信机制，实现了程序进程间的通信。积极通过合作，完成任务。目 录一、系统环境.4二、设计目的.4三、设计题目及要求.4(1)设计管道通信4(2)设计命名管道.4四、总体设计.4五、详细设计.61、实现管道通信 .6 2、命名管道设计 .8六、调试与测试方法.12七、执行结果及分析.13八、源程序清单.14九、心得体会.19十、参考文献.19一、 系统开发环境Windows Xp系统、和虚拟机上运行的Red Hat Linux 9系统运行环境。二、设计目的1、进一步了解什么是进程，

4、以及创建进程的方式。2、实现UNIX/LINUX系统环境下的进程通信方式。3、熟练掌握C/S中的管道通信机制。4、开辟一个共享区，实现进程共享资源，互相通信三、设计题目及要求利用UNIX系统提供的进程通信机制实现通信以及共享内存区的实现(1) 共享存储区的创建，附接和断接使用系统调用shmget()，shmat()，msgdt()，shmctl()，编制一长度为1K的消息发送和接收的程序。1）为了便于操作和观察结果，用一个程序作为“引子”，先后fork()两个子进程，SERVER和CLIENT，进行通信。SERVER和CLIENT也可分别为2个各自独立的程序。2）SERVER端建立一个Key为

5、375的共享区，并将第一个字节置为-1，作为数据空的标志，等待其他进程发来的消息。当该字节的值发生变化时，表示收到了信息，并进行处理。然后再次把它的值设为-1。如果遇到的值为0，则视为结束信号，取消该队列，并退出SERVER。SERVER每接收到一次数据后显示“(server)received”。3）CLIENT端建立一个Key为375的共享区，当共享取得第一个字节为-1时，SERVER端空闲，可发送请求。CLIENT随即填入9到0。期间等待Server端的再次空闲。进行完这些操作后，CLIENT退出。CLIENT每发送一次数据后显示“(client)sent”。4）父进程在SERVER和CL

6、IENT均退出后结束。（2）功能扩展：在sever端创建一个服务函数，从而形成C/S通讯模式要求SERVER每接收到一次数据后不仅仅显示“(server)received”，而是做一些其它事情，比如读取或查询某个文件等。此功能可由设计者自己定义。四、总体设计 1.int fork()创建一个新进程。用法：int fork()其中返回int取值意义如下:0：创建子进程,从子进程返回的id值>0：从父进程返回的子进程id值-1：创建失败2.int shmget(key,size,shmflg|IPC_CREAT)头文件： #include<sys/shm.h> #include&

7、lt;sys/ipc.h>参数定义：key：为申请共享内存的标示符；size：为申请共享内存的大小；shmflg:用户设置的标识或访问方式，与消息缓冲shmget中的含义相同，这实验中可以使用0777|IPC_CREAT，表示任意进程可读可写。IPC_CREAT:当shmflg&IPC_CREAT为真时，如果内核中不存在键值与key相等的共性内存，则新建一个共享内存；如果存在这样的共享内存，返回此共享内存的标识符。利用此系统调用在内存中开辟一块共享区。用法： int shmget()返回值为开辟出来共享内存的标号。3.void *shmat(int shmid,const voi

8、d *shmaddr,int shmflg)头文件： #include<sys/shm.h> #include<sys/types.h>参数定义：shmid:表示申请共享内存空间的标示符。shmaddr：指定共享内存出现在进程内存地址什么位置，直接指定为NULL让内核自己决定一个合适的位置shmflg:SHM_RDONLY为只读模式，其他为读写模式。返回值为共享内存的首地址。4.int shmctl(int shmid,int cmd,strucr shmid_ds *buf)头文件： #include<sys/types.h> #include<sy

9、s/shm.h>参数定义：Shmid:共享内存标识符。开始i=0i=fork()Cellnumber文件信息 Y i=fork()Serverr服务器i=0 Y NClient()Client(1)Chioice=Client(2)Client(3)结束 总体流程图1 五、详细设计1.主函数int main()int choice,i; char ch520; display(); do printf("请选择一项功能项:n"); scanf("%d",&choice); fflush(stdin); while(choice!=1&

10、;&choice!=2&&choice!=3&&choice!=4) printf("输入有误,请重新输入:n"); scanf("%d",&choice); fflush(stdin); if(choice=4) return 0; else while(i=fork()=-1); if(!i)server(ch); else while (i=fork()=-1); if(!i)client(choice); wait(0);wait(0); while(choice!=4);return 0;2.菜单

11、显示void display()printf("-n");int i;for(i=1;i<=15;+i)if(i=3|i=6|i=9|i=12)if(i=3) printf("| 1.购买手机卡: |n");if(i=6) printf("| 2.手机充值: |n");if(i=9) printf("| 3.办理网银: |n");if(i=12) printf("| 4.退出本系统: |n");elseprintf("| |n");printf("-n&quo

12、t;);3.服务器端：void server() char ch120;int shmid1,shmid2,shmid3,shmid4;shmid=shmget(SHMKEY,1024,0777|IPC_CREAT);addr=shmat(shmid,0,0);*addr=-1;while(*addr=-1);if(*addr=1) char c; char number50='0' FILE *fp; if(fp=fopen("Info.txt","rw+")=NULL) printf("文件未能打开!n"); re

13、turn ; shmid1=shmget(CLIENTONE,1024,0777|IPC_CREAT);addr1=shmat(shmid1,0,0);printf("请输入您喜欢的手机号码：n"); addr1->makr=-1; while(addr1->makr=-1);if(addr1->makr=1) c=fgetc(fp); int i=0; while (!feof(fp) if(c='n') numberi='0' i=-1; if(!strcmp(number,addr1->ch) printf(&q

14、uot;号码已经占用，请重新选择一个:n"); return ; else numberi=c; c=fgetc(fp); +i; printf("手机号码已选定，请缴费100元:n");addr1->makr=-1;while(addr1->makr=-1);if(addr1->makr=2)printf("交易完成，祝您愉快！n");shmctl(shmid1,IPC_RMID,0);if(*addr=2)shmid2=shmget(CLIENTTWO,1024,0777|IPC_CREAT);addr2=shmat(sh

15、mid2,0,0);printf("请输入您的手机号码：n");addr2->makr=-1;while(addr2->makr=-1);if(addr2->makr=1)printf("Input Your Payroll:n");addr2->makr=-1;while(addr2->makr=-1);if(addr2->makr=2)printf("充值完成！n");shmctl(shmid2,IPC_RMID,0);if(*addr=3) shmid3=shmget(CLIENTTHREE,

16、1024,0777|IPC_CREAT);addr3=shmat(shmid3,0,0);printf("请输入您的身份证号：n");addr3->makr=-1;while(addr3->makr=-1);if(addr3->makr=1)printf("请输入您的手机号码:n");addr3->makr=-1;while(addr3->makr=-1);if(addr3->makr=2)printf("办理完成，祝您愉快！n");shmctl(shmid3,IPC_RMID,0);shmctl(

17、shmid,IPC_RMID,0);4.客户端程序：void client(int choice) int shmid1,shmid2,shmid3; int payroll;char ch120,ch250;shmid=shmget(SHMKEY,1024,0777|IPC_CREAT);addr=shmat(shmid,0,0); while(*addr!=-1);if(choice=1) *addr=1;shmid1=shmget(CLIENTONE,1024,0777|IPC_CREAT);addr1=shmat(shmid1,0,0);while(addr1->makr!=-1

18、);scanf("%s",addr1->ch);addr1->makr=1;while(addr1->makr!=-1);printf("已缴费100元!n");addr1->makr=2;if(choice=2)*addr=2;shmid2=shmget(CLIENTTWO,1024,0777|IPC_CREAT);addr2=shmat(shmid2,0,0);while(addr2->makr!=-1);scanf("%s",ch1);addr2->makr=1;while(addr2->

19、;makr!=-1); scanf("%d",&payroll);addr2->makr=2; if(choice=3) *addr=3;shmid3=shmget(CLIENTTHREE,1024,0777|IPC_CREAT);addr3=shmat(shmid3,0,0);while(addr3->makr!=-1);scanf("%s",ch1);addr3->makr=1;while(addr3->makr!=-1);scanf("%s",ch2);addr3->makr=2;六、调试与

20、测试任务一编译方法： 编译：cc liulong.c执行：./a.out任务二编译方法是：编译：cc o fifo_svr fifo_srv.ccc o fifo_clt fifo_client.c执行：先启动server端程序，方法为：./fifo_svr再换一个终端运行client端，方法是：./fifo_clt运行时，client只运行一次就将退出，而server端作为服务器仍将继续运行，你再次启动client来请求服务。七、执行结果及分析<任务一运行结果>正常：管道实现通信<任务二运行结果>出现错误如下：服务器运行起初正常，然后当与客户端建立通信时由于客户端程序

21、出错，导致整个通信出现错误。 由客户端引起的服务器程序运行出现错误当服务器输送文件时，打开服务器出现错误继续结果一样：客户端程序运行出现错误服务器等待通信连接： 服务器程序正常运行八、源程序清单<任务1>#include <unistd.h>#include <signal.h>#include <stdio.h>int pid1,pid2; main( ) int fd2;char outpipe100,inpipe100;pipe(fd); while (pid1=fork( )=-1);if(pid1=0) lockf(fd1,1,0);

22、sprintf(outpipe,"child 1 process is sending message!"); write(fd1,outpipe,50); sleep(5); lockf(fd1,0,0); exit(0); else while(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(

23、0); else wait(0); read(fd0,inpipe,50); printf("%sn",inpipe); wait(0); read(fd0,inpipe,50); printf("%sn",inpipe); exit(0); <任务2>头文件:#define my_fifo "my_fifo"#define file_name "server."客户端程序:#include<stdio.h>#include<sys/types.h>#include<sys

24、/stat.h>#include"fifo_hd.h"main(int argc,char *argv)intfd1,fd2,pid,pid1;charmy_buf100;charmy_fil100;charmy1buf100;if(fd1=open(my_fifo,1)=-1)fprintf(stderr,"Open well_known FIFO for readind Error!n");exit(-1); fprintf(stderr,"Open %s OK!n",my_fifo);pid=getpid();sprint

25、f(my_buf,"%5.5d%6.6d%7.7d",pid,pid*10,pid*20);if(write(fd1,my_buf,20)!=0)strcpy(my_fil,file_name);strncat(my_fil,my_buf,5);fprintf(stderr,"Send_fil: %sn",my_fil);sleep(2);if(fd2=open(my_fil,2)=-1)fprintf(stderr,"open %s Error!n",my_fil);close(fd1);exit(-2);fprintf(stder

26、r,"open %s OK!n",my_fil);if(read(fd2,my1buf,5)!=0)my1buf5='0'fprintf(stderr,"Read from my_buf:%s!ntmy1buf:%s",my_buf,my1buf);if(strncmp(my_buf,my1buf,5)!=0)fprintf(stderr,"Different occurs!n");strcpy(my_buf,"0000000000");write(fd2,my_buf,5);/sleep(5);c

27、lose(fd2);close(fd1);服务器程序:#include<stdio.h>#include<signal.h>#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include"fifo_hd.h"voidterminate();intwell_known_id,tmp_id;chartmp_fil100;main(int argc,char *argv)intfd1,fd2;pid_tpid;charmy_buf100,my_fil100,my_tmp100;sprintf(my

28、_buf,"rm -f %s > /dev/null",my_fifo);system(my_buf);/do shell cmd rm -f my_fifo > /dev/nullwell_known_id=tmp_id=-1;signal(SIGINT,terminate);if(mkfifo(my_fifo,S_IRWXU|S_IRWXG|S_IRWXO)=-1)fprintf(stderr,"Create Well_known FIOF Error!n");exit(-1);fprintf(stderr,"mkfifo OK

29、!n");fprintf(stderr,"A New Seession! I'm waiting connection.n");loop1:if(fd1=open(my_fifo,0)=-1)fprintf(stderr,"Open well_known FIFO for readind Error!n");unlink(my_fifo);exit(-2); well_known_id=fd1;tmp_id=-1;fprintf(stderr,"open my_fifo OK!n");if(read(fd1,my_b

30、uf,20)!=0)fprintf(stderr,"My_buff=%sn",my_buf);strcpy(my_fil,file_name);strncat(my_fil,my_buf,5);strcpy(tmp_fil,my_fil);if(pid=fork()!=0)close(fd1);wait();goto loop1;fprintf(stderr,"Tmp_FIFO is: %s|n",my_fil);if(mkfifo(my_fil,S_IRWXU|S_IRWXG|S_IRWXO)=-1)fprintf(stderr,"Creat

31、e my_fil:%s FIFO Error!n",my_fil);exit(-1); /system("ls server*");if(fd2=open(my_fil,2)=-1)fprintf(stderr,"Open %s Error!:%dn",my_fil,fd2);close(fd1); unlink(my_fifo);exit(-3);tmp_id=fd2;if(write(fd2,my_buf,5)!=5)fprintf(stderr,"Write %s Error!n",my_fil);close(fd2); close(fd1);unlink(my_fil); unlink(my_fifo);exit(-4);sleep(1);if(read(fd2,my_tmp,5)!=5)fprintf(stderr,"read %s Error!n",my_fil);close(fd2); close(fd1);unlink(my_fil); un