操作系统实验报告：进程间的管道通信

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： 　　Child process1 is sending a message! 　　Child process2 is sending a message! 　　父进程从管道读出来自两个子进程的信息，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[1],1,0)实现对管道的加锁操作，用lockf(fd[1],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 1） fork() 用于创一个子进程。 格式：int fork(); 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wait()返回继续执行原来的程序。 返回值：大于0时，为子进程的ID值；等于-1时，调用失败。 3） exit() 是进程结束时最常调用的。 格式：void exit( int status); 其中，status为进程结束状态。 4） pipe() 用于创建一个管道 格式：pipe(int fd); 其中fd是一个由两个数组元素fd[0]和fd[1]组成的整型数组，fd[0]是管道的读端口，用于从管道读出数据，fd[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） sleep() 调用进程睡眠若干时间，之后唤醒。 格式：sleep(int t); 其中t为睡眠时间。 6） lockf() 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[1],1,0)；/* 表示对管道的写入端口加锁。 lockf(fd[1],0,0)；/* 表示对管道的写入端口解锁。 7） write(fd[1],String,Length) 将字符串String的内容写入管道的写入口。 8） read(fd[0],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） 等待从管道中读出子进程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“Child process n is sending message!”输入到变量OutPipe中，n=1，2； 3） 将OutPipe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。