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操作系统原理实验报告书电子信息学院实验报告书课程名：操作系统原理实验 题 目： 实验4 Linux进程间的通信 实验类别： 【设计】 班 级： BX1 学 号： 姓 名： 评语：实验态度：认真（ ） 一般（ ） 差（ ）实验结果：正确（ ） 部分正确（ ）错（ ）实验理论：掌握（ ） 熟悉（ ） 了解（ ） 不懂（ ）操作技能：强（ ） 一般（ ） 差（ ）实验报告：好（ ） 一般（ ） 差（ ）成绩： 指导教师： 苏庆刚 批阅时间 2014年 11月12日一、 实验内容1了解系统调用pipe()的功能和实现过程。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： Child 1 is sending a message! Child 2 is sending a message!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P2，后P1）。3运行该程序，观察、记录并简单分析其运行结果。二、 实验目的与要求学习如何利用管道机制进行进程间的通信，以加深对通信机制的理解三、 实验环境Red Hat Linux 9；用户名：root，密码：123456四、 实验步骤1、实验准备知识（1）什么是管道Linux系统在OS的发展上，最重要的贡献之一便是该系统首创了管道（pipe）。这也是Linux系统的一大特色。所谓管道，是指能够连接一个写进程和一个读进程的、并允许它们以生产者消费者方式进行通信的一个共享文件，又称为pipe文件。由写进程从管道的写入端（句柄1）将数据写入管道，而读进程则从管道的读出端（句柄0）读出数据。（2）管道的类型：1) 有名管道一个可以在文件系统中长期存在的、具有路径名的文件。用系统调用mknod( )建立。它克服无名管道使用上的局限性，可让更多的进程也能利用管道进行通信。因而其它进程可以知道它的存在，并能利用路径名来访问该文件。对有名管道的访问方式与访问其他文件一样，需先用open( )打开。2) 无名管道一个临时文件。利用pipe( )建立起来的无名文件（无路径名）。只用该系统调用所返回的文件描述符来标识该文件，故只有调用pipe( )的进程及其子孙进程才能识别此文件描述符，才能利用该文件（管道）进行通信。当这些进程不再使用此管道时，核心收回其索引结点。（3）pipe文件的建立分配磁盘和内存索引结点、为读进程分配文件表项、为写进程分配文件表项、分配用户文件描述符（4）读/写进程互斥内核为地址设置一个读指针和一个写指针，按先进先出顺序读、写。为使读、写进程互斥地访问pipe文件，需使各进程互斥地访问pipe文件索引结点中的直接地址项。因此，每次进程在访问pipe文件前，都需检查该索引文件是否已被上锁。若是，进程便睡眠等待，否则，将其上锁，进行读/写。操作结束后解锁，并唤醒因该索引结点上锁而睡眠的进程。（5）所涉及的系统调用 1) pipe( )建立一无名管道。系统调用格式 pipe(filedes)参数定义int pipe(filedes);int filedes2;其中，filedes1是写入端，filedes0是读出端。该函数使用头文件如下：#include #inlcude #include 2) read( )系统调用格式 read(fd,buf,nbyte)功能：从fd所指示的文件中读出nbyte个字节的数据，并将它们送至由指针buf所指示的缓冲区中。如该文件被加锁，等待，直到锁打开为止。参数定义 int read(fd,buf,nbyte); int fd; char *buf; unsigned nbyte;3) write( )系统调用格式 read(fd,buf,nbyte)功能：把nbyte 个字节的数据，从buf所指向的缓冲区写到由fd所指向的文件中。如文件加锁，暂停写入，直至开锁。参数定义同read( )。2、实验任务分析利用linux特有的管道机制进行进程间的通信。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： Child 1 is sending a message! Child 2 is sending a message!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P2，后P1）。3、源程序#include#include#includeint pid1,pid2;main()int fd2;char outpide100,inpipe100；pipe(fd);while(pid1=fork()=-1);if(pid1=0)lockf(fd1,1,0);sprint(outpipe,”child 1 process is sending message!”);write(fd1,outpipe,50);sleep(5);lockf(fd1,0,0);exit(0);elseWhile(pid2=fork()=-1);If(pid2=0);Sprintf(outpipe,”child 2 process is sending message!”);Write(fd1,outpipe,50);Sleep(5);Lockf(fd1,0,0);Exit(0);elseWait(0);Read(fd0,inpipe,50);Printf(“%sn”,inpipe);Wait(0);Read(fd0,inpipe,50);Printf(“%sn”,inpipe);Exit(0);五、 结果分析与实验体会实验结果：实验体会：通过本次实验我们学习了如何利用管道机制进行进程间的通信，以加深对通信机制的理解。在本次实验中我们了解系统调用pipe()的功能和实现过程。通过我们自己编写的程序来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分别向管道各写了一句话。六、 思考题1、sleep（5）的含义是什么？在向管道写数据时，进行自我阻塞。因为读/写操作需要一定的时间，通过自我阻塞来避免读/写出错。2、程序中，是如何控制先显示，再显示的？利用wait()来等待子进程运行结束。然后从管道中读出数据，显示在屏幕上。然后,再利用wait等待，直到另一个子进程也运行结束，然后从管道中读出数据，在显示在屏幕上。3、子进程1和2为什么也能对管道进行操作？ 因为子进程和父进程拥有同一个资源。所以在父进程中创建的管道，子进程也能对其进行操作。
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