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

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.

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[])

、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< ( 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 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)

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!

扎

[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

mt rd；

char buf[256]；

ini i：

ntnodf' fifo'JJI 0777.0；

i 代 irgc?"2)

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

} "

c l?

旧ppEiii i iid HLMJN一丫；

for( i-0； K2G； i++)

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

have

^rn te :

hu ve

'atq le :

hjvc

?TG LC :

hj V€

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]

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￥\to le :

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￥sr<)Le i

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UTO IE :

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cdo tes t by

|Tbe

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

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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

to sho^ f i fo to s ho露 f i fo

cnnmiii tea t ion <gmxun ka t ion mitin ica t ion co rmun i ca t i on co inmn ii ca t i on co rmun i ca t i qd cqmnin ka t ion €0miuii ica 1 ion co mnin i ca t i on co mrun i ca t i on cgmmii ica t inn conniin ica t ion <?oiniuii ica t ion comniJi ica t ion ec rmnn i ca t i on comiuii uc31 ion conmin ica t ion <?ommn ka t ion tomiuii ica t ion co nnun i ca 11 on co mmii ii ca t i on cnrunni uca t ion tomrnii ka t ion millii icd t ion cd mnin i ca t i on ro mmn ii ca t i on

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The

ran tex|

Z16-3.exe 1

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空低必阳斟唄嗜來塞她媳宜堀

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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

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uroi e : yh i !；

i s

np It

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。