2020年新版操作系统实验报告进程管道及消息通信x

实验题目

进程的管道及消息通信

小组合作

否

姓名

班级

学 号

一、实验目的

1、 为了掌握linux进程通信系统调用的功能，这里给出了进程通信实 现机制中使用的系统调用命令的格式和如何利用系统调用命令进行

进程通信编程，以便通过学习，提高学生对进城通信系统调用的编程 能力。

2、 理解进程通信的原理，掌握管道通信机制，熟悉无名管道和有名 管道通信的实现。

二.实验环境

Windows xp、VMware、Linux 系统

三、实验内容与步骤

编写两个程实现进程的无名管道和有名管道通信。要求分别调

用 pipe()、close。、write()、read()、popen()、pclose()、mknod()、mkfifo()、

ope n()实现多个进程间的通信。

调试并分析结果。

对观察到的内容做详细记录分析，并写出实验报告。

四、头验过程与分析

1?使用无名管道pipe(),进行父子进程之间的通信。

编写的程序如下：

eh r parent[] =，A nT-isage I o p ipe ' conminL^ L ion An' rra inC Jin I p id ?chanl[2]: h j

eh r parent[] =，A nT-isage I o p ipe ' conminL^ L ion An' rra inC J

in I p id ?chanl[2]: h j ]■ bu f [ ItJl)]:

F ipe< ch-aiil >； 卩 id=fo rk?''；

pr in t fC' tg cica le child cr ror\n' )■： ex i t<Ot

if pid>0)

closet chilli [0]):

pr inlf(*paren1 proce si a ntEMsg电 lo

ttii[e( cha nI[1].parent p s i zeo f(parent)) clo^fC chan!(1]):

pr iniff"pai?ni proce ss uai1 ￡ Ihe ch lId io vdi \ L<0)：

pr in t f(Tparenl pro^e e s te-r mite . \ n' )；

child An* )i

close(ckan][I])；

read(chant [C]| ,buf f 100)；

pr in L f f " The ]ir s s a ge read by child process close(chan 1[0])： pr intf< * chi Id

from pa rcn I i s； s.s An' ,bu f)：

proce s(; riniina te . \n');

运行结果如下:

[too t@]oca llios t ldw]| [root@loca Ihos t Idw]

pa n?n l pi ece ss a tit s iiago

partn I process wills ihe ch i Id to

cc Ifi-1 . c -o 1G-1.exe

to

The nvread by chi Id process

child.

t e r mi na I e .

i'j uir paren l i s ： .X

nri<iagc to pipe cormuniea t ion .

child procc ss termini le. pa rtn t process termna te * [l刨。仙 Ihowt Ldw]# I

结果分析：

父进程首先被调用时，运行结果为：

parcn t procc 5 s send a nr s sago to ch i Id . parem procec*； ua Us the chi Id to iermina te.

之后父进程阻塞等待子进程终止，当系统调度子进程运行时，输出如

下的信息：

Tht itt'st&age read bj dvi M process fro tn parent ii： X tru^^age id pipe >oirmitueii lion.

8

child procs unmnaie. ..

The nr s sage read by ch iId procc s 5 from parent i s：A nr s sage to pipe'conrmn ica t ion. th i Id procesi hermin牡 i亡*

之后父进程被唤醒，调度运行，输出如下结果后程序退出。

parcn L proce5 a le rmina te .

对于以上的结果：首先父进程使用 pipe (chan1)系统调用打开一个

无名管道，之后创建一个子进程。子进程复制父进程的打开文件表。

　为了正确通信，父进程关闭读通道 close( chan1[0]),子进程关闭写

通道close( chan1[1])。父进程向管道写，子进程从管道读。完成一 次通信之后，父进程分别关闭自己的写/读通信，管道文件消失。

2.以命名行为参数的管道文件的示例。 (假设有一个可执行程序

chcase从标准输入设备读字符，将小写字母转化成大写字母并输出。

　主程序使用popen创建管道，实现蒋某文本文件中的字幕转化成大写 字母，其中的文本文件名作为参数传进来。) 编写的程序如下：

|inf lude<fltd io.h>

# inc lude< sy s/va i l.h>

#def ine WXIJbE 100

int inn in( in t rr号l ^hur * d r^v[])

i

、hmr I ine[MkXLlM^]：

FILE * fpin + * fp卅

iftargc1-2)

{

fpr m if f j; I de r r h usage ：a .011 t^pa thnaiir^ \ n T ) 1 ex i1(1)1

\

d j 1 ( fp iii= fope n( d r gx [ 1 ] , 1 r ' ,}) = -NLLL}

{

fpi hnfC ide I r , "can1 I open J \ 11' harg：v [ 1 ])；

I

]I< ( fpou t=poprn( ' <tirase' < ' i )==MLl )

{

fpr in 1 f( sldcr r / popen error\n' ): ex i KJ)；

}

%hile((fsrts( Line +MXLIFChfpin>)]-TILL)

{ ' ”

i f ( f pu t s( I ine h fpou 1 )==(X1( >

fpr inlf( stderr / fputs error to p ipc .\n*)： exit(t):

}

I

I

i ff fe r ror( fp in) >

I fpr int f< s iderr +11 fgc i5 er ror An' )； cxit(1)：

}

il ft pc lose( fpou i }=■- 1)

I

fpr in i f( s tde r 1 / pc lose e 1 ror -\n' )：

cy i t((1)；

运行结果是:

[r<wtffloea Ihoat Idw]# JI吕-一

I iiidauE i!

L

1

U

D

扎

W

E

I

[rooK^loca IIiqs l Idv]# ||

结果分析：通过程序运行结果可知，先打开文本文件，如果文本打开 失败，则执行exit (1),退出程序，如果文本通过函数开成功，则popen 创建一个可写管道，将命令行 chcase的输入与管道的输入连接起来， 然后向管道输入数据，此时命令行就可以通过管道接受文本文件的数 据了，在从文件中读出数据时，独处的内容放在line[]数组中,fpin表示 从刚打开的文件里读出。之后要编写字母大小写转化函数，来实现小 写字母转化成大写字母。

3?创建有名管道。

编写的程序如下:

玄 inc lude f ch I I

chqr Ktr ing[]=*ths i is ■ exaiTp le to show f ifo connunica t ion'； nra in(iirgctargv'i

ltit arge；

ctu r * □ r gv [ ] j

I

mt rd；

char buf[256]；

ini i：

ntnodf' fifo'JJI 0777.0；

i 代 irgc?"2)

i

fd=open( ' i i I o' H JN_Y :

} "

c l?

旧ppEiii i iid HLMJN一丫；

for( i-0； K2G； i++)

1

i f ( arji c==2 >

{

pr iiHft 'Xn I have wok： %s" .sir ing): 碑t i id, s L r mg ,4S) i

str祁罷[0汁=1:

read(fdtbnft45)：

pr inif( ' \nThe conlcx t by L have read 1 s: ! * tbu t'):

bu([il]= \fl ;

close< fd);

运行结果是:

[rco t.^'luca Ihus t IA ./ 16-3 .exe

J

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MTO IC；

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I

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g

cdo tes t by

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con lex t by

a exarrp k a exanp le a t?xanp le a c xanp le a e xa np le a e?(anp k a exarrp k a cxanp Lc j c\dtip It a exanp le a eKarrp le a exanp le a exanp le a exanp Le 3 esanp le a esanp le a exarrp le a exarrp le a oxanp k j e xa rrp le a exanp le a exanp le

nplITPInplnpl

to i ] rn

to s how f i To to &hav f i fa to sho^ f i to to show f i f□ to ihov f i to to sho^ I i ft? to shav f i fo to sho^v f ifo to sho^ f1 io to $hcnv t i in to shou f i t n to shov f i fo to $ hoH ii fo Id sho^k f 11 u tn &how filo to s huu f i tn to who电 f i fa to th典 f ifo io sho^ Iito io fihovi ilia to s ho^ fito to s how f i fo to f i fa

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tti5 i i 5 □ exa np le t □ sho^ f l fo conrruri ica I ion uhs i i* a exanp k to shi>w fifn conmm ica I ion

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ran tex|

i

Z16-3.exe 1

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IS

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ha^c

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is

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空低必阳斟唄嗜來塞她媳宜堀

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to

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i on(J]+ Dbne

[roo t \5 loca Ihos f 11 2625

i Ldwl# ?/lG-3

.exo

前台运行结果:

I roo i'^loca Lho s i Idw]# k/lS~3

J h? ve

wrote : l.h ii>

1 5

rrp le

to

ji hew

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cnnmiii i w t ion

[have

uroi e : yh i !；

i s

3

np It

to

i bou

fifo

cormun i ca t ion

后台运行结果:

[rooi^loca Iho? t Id诃# /16-3 .exe I &

[I] 2799

结果分析：此程序是把管道和命令联系起来，read()的系统调用格式 是 read(fd,buf,n)，参数定义是 int read(fd,buf,n); int fd; char *buf; unsigned n;它的功能是从fd所指示的文件中读出n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；write()系统调用格式是read(fd,buf,n)，它的功能是 把n个字节的数据，参数定义同read(),而父进程则从管道中读出来 自两个进程的信息，显示在屏幕上。从buf所指向的缓冲区写到由fd 所指向的文件中。程序中的stri ng[0]+=1表示字符串中的第一个字符 的 ASCII 力口 1

对以上程序的整体分析：

管道是单向的、先进先出的，它把一个进程的输出和另一个进程 的输入连接在一起。一个进程(写进程)在管道的尾部写入数据，另 一个进程(读进程)从管道的头部读出数据，管道包括无名管道和有 名管道两种，前者用于父进程和子进程间的通信， 后者可用于运行于

同一系统中的任意两个进程间的通信。

五、实验总结

通过这次实验使我掌握理解了进程通信的原理，掌握管道通信机 制和linux中无名管道和有名管道创建，以及管道通信的实现；同时 也掌握了 linux进程通信系统调用的功能和系统调用命令的格式和如 何利用系统调用命令进行进程通信编程。