实验六 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。

句柄fd[0] 读出端

句柄fd[1]

写入端

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( )。

〈任务〉

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分别向通道个写一句话： child1 process is sending message! child2 process is sending message!

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。

〈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\ wait(0);

read(fd[0],inpipe,50); printf(\"%s\\n\ exit(0); } } }

〈运行结果〉

延迟5秒后显示:

child1 process is sending message! 再延迟5秒:

child2 process is sending message! 〈分析〉

请读者自行完成 。 <思考>

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？