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Linux環境編程-進程通信

日期:2017/2/7 14:33:59      編輯:Linux教程
 

實驗內容

編寫程序實現進程的管道通信。用系統調用pipe( )建立一管道,二個子進程P1和P2分別向管道各寫一句話:

    Child 1 is sending a message!

    Child 2 is sending a message!

父進程從管道中讀出二個來自子進程的信息並顯示(要求先接收P1,後P2)。

 

實驗指導

一、什麼是管道

UNIX系統在OS的發展上,最重要的貢獻之一便是該系統首創了管道(pipe)。這也是UNIX系統的一大特色。

所謂管道,是指能夠連接一個寫進程和一個讀進程的、並允許它們以生產者—消費者方式進行通信的一個共享文件,又稱為pipe文件。由寫進程從管道的寫入端(句柄1)將數據寫入管道,而讀進程則從管道的讀出端(句柄0)讀出數據。

 


句柄fd[0]

 

 

 

 

句柄fd[1]

 讀出端

 

 

 

 

寫入端

二、管道的類型:

1、有名管道

一個可以在文件系統中長期存在的、具有路徑名的文件。用系統調用mknod( )建立。它克服無名管道使用上的局限性,可讓更多的進程也能利用管道進行通信。因而其它進程可以知道它的存在,並能利用路徑名來訪問該文件。對有名管道的訪問方式與訪問其他文件一樣,需先用open( )打開。

2、無名管道

一個臨時文件。利用pipe( )建立起來的無名文件(無路徑名)。只用該系統調用所返回的文件描述符來標識該文件,故只有調用pipe( )的進程及其子孫進程才能識別此文件描述符,才能利用該文件(管道)進行通信。當這些進程不再使用此管道時,核心收回其索引結點。

二種管道的讀寫方式是相同的,本文只講無名管道。

3、pipe文件的建立

分配磁盤和內存索引結點、為讀進程分配文件表項、為寫進程分配文件表項、分配用戶文件描述符

4、讀/寫進程互斥

內核為地址設置一個讀指針和一個寫指針,按先進先出順序讀、寫。

為使讀、寫進程互斥地訪問pipe文件,需使各進程互斥地訪問pipe文件索引結點中的直接地址項。因此,每次進程在訪問pipe文件前,都需檢查該索引文件是否已被上鎖。若是,進程便睡眠等待,否則,將其上鎖,進行讀/寫。操作結束後解鎖,並喚醒因該索引結點上鎖而睡眠的進程。

三、所涉及的系統調用   

1、pipe( )

建立一無名管道。

系統調用格式

              pipe(filedes)

參數定義

int  pipe(filedes);

int  filedes[2];

其中,filedes[1]是寫入端,filedes[0]是讀出端。

該函數使用頭文件如下:

#include <unistd.h>

#inlcude <signal.h>

#include <stdio.h>

   2、read( )

  系統調用格式

                  read(fd,buf,nbyte)

  功能:從fd所指示的文件中讀出nbyte個字節的數據,並將它們送至由指針buf所指示的緩沖區中。如該文件被加鎖,等待,直到鎖打開為止。

  參數定義

                  int  read(fd,buf,nbyte);

                  int  fd;

                  char *buf;

                  unsigned  nbyte;

  3、write( )

系統調用格式

                  read(fd,buf,nbyte)

功能:把nbyte 個字節的數據,從buf所指向的緩沖區寫到由fd所指向的文件中。如文件加鎖,暫停寫入,直至開鎖。

參數定義同read( )。

 

 

〈任務〉

    編制一段程序,實現進程的管道通信。使用系統調用pipe()建立一條管道線。兩個子進程p1和p2分別向通道個寫一句話:

  child1 process is sending message!

child2 process is sending message!

而父進程則從管道中讀出來自兩個進程的信息,顯示在屏幕上。

 

程序一:

#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<errno.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>

int main()
{
int pipe_fd[2];
pid_t pid;
char buf_r[100];
char* p_wbuf;
int r_num;
memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));
if(pipe(pipe_fd)<0){
printf("pipe create error\n");
return -1;
}
if((pid=fork())==0)
{
printf("\n");
close(pipe_fd[1]);
sleep(2);
if((r_num=read(pipe_fd[0],buf_r,100))>0){
   printf("%d numbers read from the pipe is %s\n",r_num,buf_r);
}
close(pipe_fd[0]);
exit(0);
}
else if(pid>0)
{
close(pipe_fd[0]);
if(write(pipe_fd[1],"Hello",5)!=-1)
printf("parent writel success!\n");
if(write(pipe_fd[1],"pipe",5)!=-1)
   printf("parent write2 success!\n");
close(pipe_fd[1]);
sleep(3);
waitpid(pid,NULL,0);
exit(0);
}
}

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