管道通信操作系統(tǒng)實驗報告

1、計算機與信息技術學院綜合性、設計性實驗報告專業(yè)：計算機科學與技術年級 / 班級：08 級計科一班 2010 2011 學年第一學期課程名稱計算機操作系統(tǒng)指導教師本組成員學號姓名實驗地點計算機學院過街天橋機房 C實驗時間2010.11.7區(qū)201011.14項目名稱管道通信實驗類型綜合性一、實驗目的1、了解什么是管道2、熟悉 UNIX/LINUX支持的管道通信方式二、實驗儀器或設備已安裝 linux系統(tǒng)的計算機一臺三、總體設計（設計原理、設計方案及流程等）設計原理：1、無名管道：一個臨時文件。利用pipe( ) 建立起來的無名文件（無路徑名）。只用該系統(tǒng)調(diào)用所返回的文件描述符來標識該文件，故只有

2、調(diào)用 pipe( ) 的進程及其子孫進程才能識別此文件描述符，才能利用該文件（管道）進行通信。當這些進程不再使用此管道時，核心收回其索引結點。它能夠連接一個寫進程和一個讀進程、并允許它們以生產(chǎn)者消費者方式進行通信的一個共享文件，又稱為pipe 文件。由寫進程從管道的寫入端（句柄1）將數(shù)據(jù)寫入管道，而讀進程則從管道的讀出端（句柄0）讀出數(shù)據(jù)。2、建立一無名管道： pipe()系統(tǒng)調(diào)用格式： pipe(pipeID)參數(shù)定義：int pipe(pipeID);int pipeID 2;其中，文件描述符pipeID 1是寫入端，文件描述符pipeID 0是讀出端。該函數(shù)使用頭文件如下：#includ

3、e #inlcude #include 2、從管道讀數(shù)據(jù)：read( )系統(tǒng)調(diào)用格式：read(fd,buf,nbyte)功能：從 fd 所指示的文件中讀出 nbyte 個字節(jié)的數(shù)據(jù)，并將它們送至由指針 buf 所指示的緩沖區(qū)中。如該文件被加鎖，等待，直到鎖打開為止。參數(shù)定義：int read(fd,buf,nbyte);int fd;char *buf;unsigned nbyte;3、從管道寫入數(shù)據(jù)： write( )系統(tǒng)調(diào)用格式： write(fd,buf,nbyte)功能：把 nbyte個字節(jié)的數(shù)據(jù)，從 buf中。如文件加鎖，暫停寫入，直至開鎖。參數(shù)定義同 read( )。4、文件鎖定

4、： lockf()所指向的緩沖區(qū)寫到由fd所指向的文件參數(shù)定義：int lockf(files,function,size)int files,function;long size;其中， files是文件描述符； function是鎖定和解鎖， 1 表示鎖定， 0 表示解鎖；size 是鎖定或解鎖的字節(jié)數(shù)，若用0，表示從文件的當前位置到文件尾。設計方案：1、使用 fork()2、使用 pipe()創(chuàng)建兩個子進程pid1 和 pid2創(chuàng)建一個無名管道fd ， fd0為讀出端，fd1為寫入端3、定義兩個緩沖區(qū)4、使用 read() 和OutPipe100 和 InPipe100write()進行

5、管道的讀和寫，利用lockf()實現(xiàn)對管道的只讀或只寫5、使用 sleep() 來調(diào)整鎖定的時間流程：四、實驗步驟（包括主要步驟、代碼分析等）#include int pid1, pid2; / int main( ) 定義兩個進程變量int fd2;/fd1char OutPipe100,InPipe100;pipe(fd);/while(pid1 = fork() = -1);/為寫入端， fd0為讀出端創(chuàng)建管道創(chuàng)建進程 pid1 ，如果不成功，則空循環(huán)if(pid1 = 0)printf(nChild1n);lockf(fd1, 1, 0);/將寫入端鎖定sprintf(OutPipe,

6、 n Child process 1 is sending message!n);/ 給 OutPipe賦值write(fd1, OutPipe, 50);/將 50 字節(jié)的數(shù)據(jù)從OutPipe所指向的緩沖區(qū)寫入管道端口fd1sleep(5);/等待讀進程讀出數(shù)據(jù)lockf(fd1, 0, 0);exit(0);/結束進程/pid1將寫入端解鎖elsewhile(pid2 = fork() = -1);if(pid2 = 0)/創(chuàng)建子進程pid2printf(nChild2n);lockf(fd1, 1, 0);sprintf(OutPipe, n Child process 2 is sen

7、ding message!n); write(fd1, OutPipe, 50);sleep(5);lockf(fd1, 0, 0);exit(0);elseprintf(nFather1n);wait(0);/等待子進程1 結束read(fd0, InPipe, 50);/從fd0端口讀出50 字節(jié)的數(shù)據(jù)送到 inpipe指向的緩沖區(qū)printf(%sn, InPipe); /顯示讀出的數(shù)據(jù)printf(nFather2n);wait(0);/等待子進程 2 結束read(fd0, InPipe, 50);printf(%sn, InPipe);exit(0);/父進程結束return 0;

8、五、結果分析與總結運行結果：Child process 1 is sending message!Child process 2 is sending message!實驗總結：通過本次實驗， 使我對管道有了一個更深層的了解，加深了我對管道的概念。進一步熟悉并掌握了建立一無名管道：pipe() ，從管道讀數(shù)據(jù)： read( ) ，從管道寫入數(shù)據(jù)： write( )，文件鎖定： lockf()的系統(tǒng)調(diào)用格式。為了協(xié)調(diào)雙方的通信，了解了管道通信機制必須提供以下 3 方面的協(xié)調(diào)能力： 1、互斥。當一個進程正在對 pipe 進程讀 / 寫操作時，另一進程必須等待，程序中使用lock(fd1,1,0) 函數(shù)實現(xiàn)對管道的加鎖操作， 用 lock(fd1,0,0) 解除管道的鎖定。 2、同步。當寫進程把一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寫入 pipe 后，便去睡眠等待，直到