操作系统实验4-进程的管道通信

操作系统实验报告

计算机0703班

200729

实验4进程的管道通信

1.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）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）了解Linux系统中进程通信的基本原理。

进程是操作系统中最重要的概念，贯穿始终，也是学习现代操作系统的关

键。通过本次实验，要求理解进程的实质和进程管理的机制。在Linux系统下实

现进程从创建到终止的全过程，从中体会进程的创建过程、父进程和子进程之间

的关系、进程状态的变化、进程之间的互斥、同步机制、进程调度的原理和以管

道为代表的进程间的通信方式的实现。

2.内容及要求：

这是一个设计型实验，要求自行编制程序。

使用系统调用pipe。建立一条管道，两个子进程分别向管道写一句话：

Childprocesslissendingamessage!

Childproccss2issendingamessage!

父进程从管道读出来刍两个子进程的信息，显示在屏幕上。

要求：

1）父进程先接收子进程1发来的消息，然后再接收子进程2发来的消息。

2）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，另一子进程必

须等待。使用系统调用lockf(fd[l],l,0)实现对管道的加锁操作，用lockf(fd[l],0,0)解

除对管道的锁定。

3)实现父子进程的同步，当子进程把数据写入管道后，便去睡眠等待；当父进

程试图从一空管道中读取数据时，也应等待，直到子进程将数据写入管道后，才

将其唤醒。

3.相关的系统调用

0forkO用于创一个子进程。

格式:intforkQ;

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。

2)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w疝0返回继续执行原来的程序。

返回值：大于。时，为子进程的ID值；等于」时，调痣失败。

3)exitO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。

4)pipcQ用于创建一个管道

格式:pipc(intfd);

其中fd是一个由两个数组元素fdlO]和fd[l]组成的整型效组，fd[(“是管道的读端口,

用于从管道读出数据，出[1]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。

5)slcepQ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。

6)lockfO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(fd[l],l,0)；/*表示对管道的写入端口加锁。

lockf(fd[l],0,0)；/*表示对管道的写入端口解锁。

7)write(fd[l],String,Length)将字符串String的内容写入管道的写入口。

8)rcad(fd[O],String,Length)从管道的读入口读出信息放入字符串String中。

4.程序流程

父进程：

1)创建管道；

2)创建子进程1；

3)创建子进程2;

4)等待从管道中读出子进程1写入的数据，并显示在屏幕上；

5)等待从管遒中读出子进程2写入的数据，并显示在屏幕上；

6)退出。

子进程：

1)将管道的写入口加锁；

2)将信息“Childprocessnissendingmcssagc!w输入到变量OutPipe中,n=l,2;

3)将OurPipe中信息写入管道；

4)睡眠等待；

5)将管道的写入口解锁;

6）退出。

5.预习报告要求：

1）题目，目的，要求

2）初步的程序流程图

3）初步的程序源代码、文档注释及必要的文字说明

4）预期的程序运行结果

6.实验报告要求：

0题目，目的，内容，要求

2）程序流程图

3）程序源代码、文档注释及文字说明

4）运行结果及其说明

5）回答以下问题：

①指出父进程与两个子进程并发执行的顺序，并说明原因。

②若不对管道加以互斥控制，会有什么后果？

③说明你是如何实现父子进程之间的同步的。

7.源程序

#include<iostream>

#includc<unistd.h>

#inckidc<sys/t\rpcs.h>

#includc<sys/wait.h>

#include<signal.h>

usingnamespacestd;

intmainQ

{

pid_tpidl,pid2;

intfd[2);

charbuf[100],s[30];

pipe(fd);

pidl=fork();

if(pid1>0)

(

pid2=fork();

)

if(pidl==O)

{

k)ckf(l,l,O);

writeffdllj/'comcfromprocessl\n",50);

//cout«"proccssl"<<endl;

sleep(l);

lockf(0,l,0);

elseif(pid2==0)

lockf(l,l,0);

\vrire(fy[1],ncomefromprocess2\nn,50);

//c()ut<<,,process2"<<endl;

sic叩⑴；

lockf(0,1,0);

)

else

{

read(fd[0],buf,100);

cout<<buf;

read(fd[0],buf,l(X));

cout<<buf;

}

return0;

A.程序运行结果

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prlntf(eld\iis,pld2);

if"id2-0)

(

prinlf<-p2proc«M<tnf\na)：

.lockr<rd(l].I.O)；

prinlf(aPid2ptpvtnlocktd!\A*)：

2rsif(outpipe・eChlIdprocc”2l»-dint•BCSMSC!*)；

.nutpipe.SO)I

(clawn!•localhowl*)S./pro.oul

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pidlpipeI*locked(

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