实验四 进程的管道通信
实验目的
1、了解什么是管道
2、熟悉UNIX/LINUX支持的管道通信方式
实验内容
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P1,后P2)。
实验指导
一、什么是管道
UNIX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UNIX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。
二、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。
二种管道的读写方式是相同的,本文只讲无名管道。
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。
三、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 filedes[2];
其中,filedes[1]是写入端,filedes[0]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( )。
四、参考程序
#include
#include
#include
int pid1,pid2;
main( )
{
int fd[2];
char outpipe[100],inpipe[100];
pipe(fd); /*创建一个管道*/
while ((pid1=fork( ))= =-1);
if(pid1= =0)
{
lockf(fd[1],1,0);
sprintf(outpipe,"child 1 process is sending message!");
/*把串放入数组outpipe中*/
write(fd[1],outpipe,50); /*向管道写长为50字节的串*/
sleep(5); /*自我阻塞5秒*/
lockf(fd[1],0,0);
exit(0);
}
else
{
while((pid2=fork( ))= =-1);
if(pid2= =0)
{ lockf(fd[1],1,0); /*互斥*/
sprintf(outpipe,"child 2 process is sending message!");
write(fd[1],outpipe,50);
sleep(5);
lockf(fd[1],0,0);
exit(0);
}
else
{ wait(0); /*同步*/
read(fd[0],inpipe,50); /*从管道中读长为50字节的串*/
printf("%s/n",inpipe);
wait(0);
read(fd[0],inpipe,50);
printf("%s/n",inpipe);
exit(0);
}
}
}
五、运行结果
延迟5秒后显示
child 1 process is sending message!
再延迟5秒
child 2 process is sending message!
六、思考题
1、程序中的sleep(5)起什么作用?
2、子进程1和2为什么也能对管道进行操作?