操作系统管道通信

河南城建学院《操作系统》课程设计说明书设计题目：管道通信专业：计算机科学与技术指导教师：邵国金郭猛薛冰班级： 0814102学号： 081410217姓名：金贺同组人：李乾坤邵光光计算机科学与工程系2011年1 月 10 日前言课程设计是检测学生课程效果的重要手段，是训练学生通过所学的知识解决实际问题的重要方式，同时也是实践性教学中的一个重要环节，它以某以课程为基础，可以涉及和课程相关的各个方面，是一门独立于课程之外的特殊课程。

课程设计是让学生对所学的课程更全面的学习和应用，理解和掌握课程的相关知识。

《操作系统》是一门重要的专业课，是计算机理论和应用的核心基础课程。

操作系统课程设计，是一次对多学知识的综合演练，要求学生在操作系统的设计理念、整体机构、模块划分、数据结构的选择和应用、算法的设计及其实现等方面，加深对课程基本内容的理解，同时，在课程设计方法以及上机操作等基本技能和科学作风方面收到比较系统和严格的训练。

在这次的课程设计中我们选择的题目是进程间通信消息机制的设计，实现消息的创建、发送和接收及在server端创建一个服务函数，从而形成C/S通讯模式。

消息机制是消息通过消息队列的方式进行进程间消息的传递，通过此次课程设计，全面理解消息机制进程间通信方法。

实现把死板的课本知识变得生动有趣，激发了学生的积极性。

把学过的计算机操作系统的知识强化，能够把课堂上的知识通过自己设计的程序表示出来，加深了岁理论知识的理解目的。

目录一、........................................................ .. (4)二、........................................................ .. (4)三、设计题目及要求......................................................... (4)(1)设计管道通信 (4)(2)设计命名管道 (4)四、总体设计.............................................................. .. (4)五、详细设计.............................................................. .. (6)1、实现管道通信 (6)2、命名管道设计 (8)六、调试与测试方法.............................................................. . (12)七、执行结果及分析.............................................................. . (13)八、源程序清单.............................................................. (14)九、心得体会.............................................................. . (19)十、参考文献.............................................................. . (19)三、系统环境1、硬件环境：Intel（R）Core （TM）2 Duo CPUE7200 @ 2.53GHz1.59GHz，2.00GB的内存2、软件环境Microsoft Windows XPProfesstonal版本 2002Service Pack 3四、设计目的利用UNIX系统提供的管道机制实现进程间的通信。

(1)管道通信。

利用pipe()和lockf()系统调用，编写程序，实现同族进程间的通信。

使用系统调用pipe()建立一条管道线；创建子进程P1,P2，…。

子进程Pi分别向管道各写信息，而父进程则从管道中读出来自于各子进程的信息，实现进程家族间无名管道通讯。

扩展之，使之成为客户/服务器模式，并完成一定的任务（自己定义）。

(2)命名管道通信：利用mkfifo(name，mode)或mknod(name，mode,0)创建一个命名管道，然后利用它和文件部分系统调用实现不同进程间的通信。

改造之，使之成为客户/服务器模式，并完成一定的任务（自己定义）。

五、总体设计1.fork()创建一个新进程。

用法：int fork()其中返回int取值意义如下:0：创建子进程,从子进程返回的id值>0：从父进程返回的子进程id值-1：创建失败2.lockf(files,function,size)用作锁定文件的某些段或者整个文件。

头文件:#include <unistd.h>参数定义:int lockf(files,function,size);int files,function;long size;其中:files是文件描述符；function是锁定和解锁；1表示锁定；0表示解锁；Size 是锁定或解锁的字节数，若用0,表示从文件的当前位置到文件尾。

3.read功能：从描述符为filedes的文件读信息。

用法：#include <unistd.h>ssize_t read(int filedes, void *buff, size_t nbytes) ;返回：读到的字节数，若已到文件尾为0，若出错为-1。

在UNIX/Linux 可重定义为：int read(int fd, char *buff, unsigned nbytes) ;4.write功能：向已打开的文件写数据。

用法：#include <unistd.h>ssize_t write(int filedes, const void * buff, size_t nbytes) ;返回值：若成功为已写入的字节数；出错为-1。

int write(int fd, char *buff, unsigned nbytes) ;文件位置指针文件位置指针：每个打开文件都有一个与其相关联的“当前位移量”。

是从文件开始处计算的字节数。

通常，读、写操作都从当前文件位置处开始，并使位移量增加所读或写的字节数。

按系统默认，当打开一个文件时，除非指定O_APPEND选择项，否则该位移量被设置为0，即指向文件的开始处。

文件位置指针可以通过系统调用lseek来移动。

5.创建用mkfifo或mknod创建一个命名管道。

以mkfifo为例：#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>i nt mkfifo(const char *fifo_name, mode_t mode); //成功返回0，否则为-16 signal(sig,function)允许调用进程控制软中断信号的处理。

头文件:#include <signal.h>参数定义signal(sig,function)int sig;void(*function)(); 返回值：成功时返回旧的（以前）函数描述，失败时返回SIG_ERR 。

7、client 、server可以以client/server 方式使用FIFO 。

如果一个服务器有多个客户时，每个客户可通过一个well_known FIFO 服务器连接。

连接后可以通过well_known FIFO 向服务器发送请求，所发信息的长度必须≤PIPE_BUF (4096)。

流程图消息的创建、发送和接收示意图六详细设计1、实现管道通信编制一段程序,实现进程的管道通信。

使用系统调用pipe()建立一条管道线。

两个子进程p1和p2分别向管道各写一句话:child 1 is sending message!child 2 is sending message!而父进程则从管道中读出来自于两个子进程的信息,显示在屏幕上。

<程序>#include <stdio.h>main(){int i,r,p1,p2,fd[2];char buf[50],s[50];pipe(fd); //创建匿名管道，fd[0]为读端，fd[1]为写端//while((p1=fork())==-1); //创建子进程P1，直至成功为止（p1!=-1）//if(p1==0) //子进程P1执行逻辑//{lockf(fd[1],1,0); //锁定管道写端，保证写入数据的完整性//sprintf(buf,"child process P1 is sending messages!\n"); //在buf中填入准备写入管道的信息数据printf("child processP1!\n"); //打印“子进程P1正在运行” //write(fd[1],buf,50); //向管道写端fd[1]写入buf中的数据，写完后该数据即可以从读端fd[0]读出//sleep(5); //睡眠5秒//lockf(fd[1],0,0); //解锁管道写端//exit(0); //子进程P1退出//}else //主进程的执行逻辑//{while((p2=fork())==-1); //创建第二个子进程P2//if(p2==0) //子进程P2的执行逻辑//{lockf(fd[1],1,0); //锁定管道写端，保证数据写入完整//sprintf(buf,"child process P2 is sending messages!\n"); //在buf中填入准备写入管道的信息数据printf("child processP2!\n"); //打印“子进程P2正在运行” //write(fd[1],buf,50); //向管道写端fd[1]写入buf中的数据，写完后该数据即可从读端fd[0]读出//sleep(5); //睡眠5秒//lockf(fd[1],0,0); //解锁管道写端//exit(0); //子进程P2退出//}//以下为主进程执行逻辑//wait(0); //等待某个子进程退出//if(r=read(fd[0],s,50)==-1) //从管道读端fd[0]读取P1或者P2写入的数据（视哪个子进程抢先执行到lockf函数）//{printf(:can't read pipe\n"); //读取失败，打印错误信息//}else{printf(:%s\n",s); //打印出读到的信息数据//}wait(0); //等待第二个子进程退出//if(r=read(fd[0],s,50)==-1) //从管道读端fd[0]读取出P1或者P2写入的数据（视哪个子进程后执行到lockf函数）//{printf(:can't read pipe\n"); //读取失败，打印错误信息//}else{printf(:%s\n",s); //打印读取到的信息数据//}exit(0); //主进程退出//}}2、命名管道设计。