进程的管道通信实验说明书

/*＊****＊＊****＊＊****＊实践教学＊＊＊＊＊*＊＊＊******＊*＊＊兰州理工大学计算机与通信学院2011年秋季学期操作系统原理课程设计题目：进程的管道通信实验专业班级：09计算机(5）班姓名：董跃永学号：0９２40521指导教师:年福忠成绩:__＿＿＿____＿_____

目录TOＣ\ｏ\h\z\uHYPERLINＫ\ｌ”_Tｏｃ2493７5７24＂摘要 ３ＨＹPEＲLINK\l＂_Toc2４９37５725＂正文ﻩ4HＹPＥRＬINK\l"_Toc2493７572６"一．问题描述ﻩ４HYＰEＲLINＫ\ｌ"_Toc2４9375727”二。设计目的 4HYＰERLINK\l”_Tｏｃ2493７5７2８"三.设计要求ﻩ5ＨYPＥＲLINK\l"_Ｔoc2４9375729"四。详细设计ﻩ5ＨYPERＬIＮK五.结果分析ﻩ9ＨYPEＲLＩＮK参考文献 11HYPERLIＮＫ＼l"_Toc２49375735＂致谢ﻩ12HＹPＥRLINＫ\ｌ”_Toc2８1166869＂附件Ⅰ源程序代码 1３ﻬ摘要管道通信是发送进程和接收进程之间通过一个通道交流信息，管道是单向的，发送进程视管道为输出文件，即向管道写入数据,接收进程视管道为输入文件,即从中读取数据。先写入的必定先读出,即管道通信的工作是单向的并以先进先出为顺序。管道通信的实质是一个共享文件，数据以自然字符流的方式写入和读出。在Linux系统中，进程在执行系统调用pipｅ()之后便创建了一个无名管道。在管道通信实验中,可用父进程创建一个无名管道，子进程向其中写入信息，父进程从其中读取信息并显示.关键词：父进程，子进程,管道,通信,文件ﻬ正文一．问题描述：（1）．了解UNIX的命令及使用格式，熟悉UNIX/LＩNUＸ的常用基本命令，练习并掌握UＮIX提供的ｖi编辑器来编译C程序，学会利用gcc、gｄb编译、调试C程序.（2）.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：Child1iｓｓendｉｎgaｍesｓａgｅ！Ｃｈiｌd２issendingaｍesｓagｅ！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)。二.设计目的：通过该题目的设计过程，熟悉ＵNIＸ/LINUＸ支持的管道通信方式，了解该系统下进程管道通信机制,掌握进程管道通信程常用的系统函数，能够编写代码实现父子进程的管道通信.练习并掌握ＵNIＸ/LIＮUＸ提供的vi编辑器来编译C程序，学会利用ｇcｃ、ｇdb编译、调试C程序。三．设计要求：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:Ｃhilｄ１isｓendingaｍessaｇe！Chilｄ２issenｄingａmesｓage！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）。四．详细设计：1.程序流程图函数的调用关系图：2．算法设计各模块的伪码算法该函数使用头文件如下：#ｉnclude＜sys／ｔypes.h＞＃incluｄｅ＜unisｔd．ｈ＞#includｅ＜stdio.ｈ>#inclｕdｅ＜sｔdlib.h＞pipe()函数调用格式：intfd[2];pipｅ（fd）功能：建匿名管道,fd［0]为读端，ｆd[1］为写端。2．ｆorｋ（）函数调用格式:pｉd_tpｉd1，pid2;piｄ1=fｏｒｋ（)；pｉd2=fork(）;功能:foｒk（）函数创建子进程.注：此函数被调用一次但返回两次，子进程中返回0值，而父进程中返回子进程IＤ;调用fork（）函数，父、子进程的执行次序不确定。３。sprinｔｆ（)函数调用格式：charoutpipe[5０］;chaｒstring＝“hello"；sｐrinｔｆ（ｏutpiｐe，ｓtring）；功能:把字符串ｓtｒing的内容写入到字符数组ｏutpipe中。4.wrｉｔe()函数调用格式:wriｔe(fd[1]，ouｔpiｐe,nｂｙtｅ)；功能：把nbｙte个字节的数据，从ｏｕｔｐｉpe所指向的缓冲区写到由fd所指向的系统文件中。写入内容时，关闭读取端，锁定写入端，写入完成，解除锁定。5。read（)函数调用格式:ｒｅad(ｆd[0］，inpipe,nbyte）;功能:从fd［0]端读取nｂyte个字节的数据，并把数据写入到inpｉpe中。6．ｌocｋf(）函数调用格式：lｏｃkｆ（ｆd［１］，1，0）;功能：锁定管道写端,保证写入数据的完整性。loｃｋf（fd［1］，０,0）；功能:解锁管道写端。7.waiｔ()函数调用格式：wait（ＮULL);功能：在用fork()创建一个子进程的时候,若先进入父进程，则使其等待,直到子进程把信息写入管道，再执行父进程.8.sleｅp（)函数调用格式:slｅep（nｕm)；功能：使进程休眠ｎuｍ秒。ﻩ9.exiｔ（)函数调用格式：eｘit(0);功能：子进程执行写入数据操作完成,退出，并向系统返回０值.五。结果分析最终所得结果如下图所示：

设计总结通过这次课程设计,我对操作系统的进程管道通信有了进一步的了解，同时熟悉了在linux环境下c语言的编译和调试,以及linux系统有关进程管道通信的函数。更为重要的是，将所学的课本理论知识运用到实践当中，实现了理论与实践相结合，提高了解决实际问题的能力.从开始借阅书籍,上网查找相关资料，到设计程序,短短两周很快就过去了。在这次课程设计的过程中，我遇到了很多困难,通过自己的不断努力，同学的帮助，和老师的细心指导,进程的管道通信实验基本完成.其功能基本符合课程设计任务的要求.在此次实践设计中我遇到了很多困难,这说明对理论知识还需要深入地理解。动手实践编写程序,调试程序则是更为重要的。所以在平时学习课本知识的同时，需要亲自实践编写代码实现理论的知识,提高自己的实际动手能力,并加深对理论知识的理解.最后,通过该题目的设计过程，我熟悉Linux操作系统、ｇcｃ、ｖiｍ编辑器、make以及linux下进程的管道通信，进一步理解了操作系统中进程管道通信的原理,并学会如何在liｎｕx操作系统中实现进程的管道通信。ﻬ参考文献1．汤子瀛，哲凤屏。《计算机操作系统》.西安电子科技大学学出版社。2．王清,李光明。《计算机操作系统》。冶金工业出版社.3。孙钟秀等．《操作系统教程》．高等教育出版社４。曾明．《Linｕx操作系统应用教程》.陕西科学技术出版社.5。张丽芬，刘利雄.《操作系统实验教程》.清华大学出版社。6。孟静.《操作系统教程－—原理和实例分析》。高等教育出版社７．周长林．《计算机操作系统教程》。高等教育出版社8．张尧学.《计算机操作系统教程》。清华大学出版社9．任满杰。《操作系统原理实用教程》。电子工业出版社ﻬ致谢这次课程设计使我学到了很多实用知识，真正做到了理论与实践相结合，得到了操作系统方面的综合训练,提高了解决实际问题的能力。这次课程设计也使我明白了，学习知识不仅仅是停留在书本上那么简单，编写代码，调试程序,更是一种有效地学习知识的方法。只有理论与实践相结合才在以后的学习与工作中走的更高走的更远.在此，感谢年福忠老师孜孜不倦的指导同学无私的帮助。附录Ⅰ:源程序代码＃iｎｃlude〈sys/typeｓ.ｈ〉#inｃｌｕde〈uniｓtd.h>＃includｅ〈ｓtｄiｏ.h>#ｉncｌｕde〈stdlib。ｈ>intｍain（）｛ﻩpid＿tｐid１，pid2; iｎtfd［2];ﻩcｈaroutｐiｐe[50]，inpipe［５0］;ﻩif(piｐe(fｄ）〈0）ﻩ ／*创建匿名管道,ｆｄ［0］为读端，fｄ［1］为写端＊／ﻩ{ prinｔf（＂Ｐｉpｅｃreaｔeｅrror！\n＂）;ﻩﻩeｘit（-1)； }ﻩ/＊＊＊*＊Thisiｓtｈechiｌdｐroｃeｓs1＊/ ／＊＊*＊＊fｏrk函数被调用一次但返回两次，子进程中返回0值，而父进程中返回子进程ID；＊/ﻩ/＊＊＊＊＊但调用fｏrｋ（)父子进程的执行次序不确定.＊/ﻩ／＊如果创建子进程失败，则退出＊/ﻩif（（pid１＝fｏｒk（))==—1) ﻩ/＊创建子进程１＊/ﻩ｛ ﻩprintf（＂Eｒｒｏrinforｋ(）。＼n＂)； ﻩｅxiｔ(－1）;ﻩ｝ /*执行子进程１，向管道写入信息*/ if(pid1==0)ﻩ｛ﻩ locｋf(fd［1］，1,０);ﻩ／＊锁定管道写端,保证写入数据的完整性*/ﻩ sprｉｎtｆ（ouｔｐｉpe，"cｈild1iｓseｎdｉngａmessage！”）; ﻩwｒite(ｆｄ［1]，outpipe，35)；/*子进程向管道中写入信息＊/ﻩ ｌｏｃkf（fd［１]，0,0）； ﻩ/*解锁管道写端＊／ ﻩexiｔ(0）；ﻩﻩﻩﻩ/*子进程１退出*/ﻩ}ﻩelsｅ {ﻩ /＊若先进入父进程，则使其等待，直到子进程1把信息写入管道＊/ ﻩ/*即：先让子进程1把信息写入管道,后让子进程2把信息写入管道＊／ ﻩwait（NULL）;ﻩ /*Thiｓiｓtheｃhildproｃess２*/ /*如果创建子进程失败,则退出*/ﻩﻩiｆ(（piｄ２＝foｒk(）)==－1)ﻩ ｛ ﻩprintf（”Eｒroriｎｆork().\n”); exｉｔ（—1）;ﻩ } ﻩ/＊执行子进程2*／ﻩ if（piｄ2==０） ﻩ{ﻩﻩﻩlｏckf（ｆd[１］，1，0）；／*锁定管道写端，保证写入数据的完整性*/ ﻩ spｒiｎtf（ｏｕｔpipe，"Ｃhiｌd2issｅndingamessage!”)； ﻩ ｗriｔe(ｆd[1]，outｐipe，３4)； ｌockf(fd［1],0，0)；ﻩ/＊解锁管道写端＊／ﻩ eｘit（0); ﻩ /＊子进程2退出*／ ｝ ﻩｅlse ｛ ﻩﻩｗａｉｔ（0）; ﻩ／*若先执行父进程,则等待，直到子