操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)-進(jìn)程同步與互斥

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1、實(shí)驗(yàn)四：進(jìn)程的管道通信?實(shí)驗(yàn)題目進(jìn)程的管道通信?實(shí)驗(yàn)?zāi)康募由顚?duì)進(jìn)程概念的理解，明確進(jìn)程和程序的區(qū)別。學(xué)習(xí)進(jìn)程創(chuàng)建的過程，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的實(shí)質(zhì)。分析進(jìn)程爭(zhēng)用資源的現(xiàn)象，學(xué)習(xí)解決進(jìn)程互斥的方法。學(xué)習(xí)解決進(jìn)程同步的方法。掌握Linux系統(tǒng)中進(jìn)程間通過管道通信的具體實(shí)現(xiàn)?實(shí)驗(yàn)內(nèi)容使用系統(tǒng)調(diào)用pipe()建立一條管道，系統(tǒng)調(diào)用fork()分別創(chuàng)建兩個(gè)子進(jìn)程，它們分別向管道寫一句話，如： Childprocess1issendingamessage! Childprocess2issendingamessage! 父進(jìn)程分別從管道讀出來自兩個(gè)子進(jìn)程的信息，顯示在屏幕上。 當(dāng)然，僅僅通過

2、屏幕上輸出這兩句話還不能說明實(shí)現(xiàn)了進(jìn)程的管道通信，為了能夠更好的證明和顯示出進(jìn)程的同步互斥和通信，在其中要加入必要的跟蹤條件，如一定的輸出語句等，來反映程序的并發(fā)執(zhí)行情況?實(shí)驗(yàn)要求這是一個(gè)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，要求自行、獨(dú)立編制程序。兩個(gè)子進(jìn)程要并發(fā)執(zhí)行。實(shí)現(xiàn)管道的互斥使用。當(dāng)一個(gè)子進(jìn)程正在對(duì)管道進(jìn)行寫操作時(shí)，另一個(gè)欲寫入管道的子進(jìn)程必須等待。使用系統(tǒng)調(diào)用lockf(fd[1],1,0)實(shí)現(xiàn)對(duì)管道的加鎖操作，用lockf(fd[1],0,0)解除對(duì)管道的鎖定。實(shí)現(xiàn)父子進(jìn)程的同步，當(dāng)父進(jìn)程試圖從一空管道中讀取數(shù)據(jù)時(shí)，便進(jìn)入等待狀態(tài)，直到子進(jìn)程將數(shù)據(jù)寫入管道返回后，才將其喚醒。為了清楚的反應(yīng)進(jìn)程

3、的同步，在子進(jìn)程完成相應(yīng)的操作后，調(diào)用sleep()函數(shù)睡眠一段時(shí)間（程序中定為3s）。父進(jìn)程先執(zhí)行wait()函數(shù)，當(dāng)有子進(jìn)程執(zhí)行完畢后，會(huì)得到子進(jìn)程的返回結(jié)果并清理子進(jìn)程。若子進(jìn)程沒執(zhí)行完，父進(jìn)程一直執(zhí)行wait()進(jìn)行監(jiān)聽，知道有一個(gè)子進(jìn)程執(zhí)行完成為僵尸進(jìn)程。?程序中用到的系統(tǒng)調(diào)用因?yàn)槌绦驎r(shí)在linux系統(tǒng)上進(jìn)行編寫的，所以其中要利用到相關(guān)的linux提供的系統(tǒng)調(diào)用。所用到的系統(tǒng)調(diào)用包含在如下頭文件中。#include#include#include#include#include

4、dio.h>#includefork()用于創(chuàng)一個(gè)子進(jìn)程。 格式：intfork(); 返回值：在子進(jìn)程中返回0；在父進(jìn)程中返回所創(chuàng)建的子進(jìn)程的ID值；當(dāng)返回-1時(shí)，創(chuàng)建失敗。 wait()常用來控制父進(jìn)程與子進(jìn)程的同步。 在父進(jìn)程中調(diào)用wait()，則父進(jìn)程被阻塞，進(jìn)入等待隊(duì)列，等待子進(jìn)程結(jié)束。當(dāng)子進(jìn)程結(jié)束時(shí)，父進(jìn)程從wait()返回繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。 返回值：大于0時(shí)，為子進(jìn)程的ID值；等于-1時(shí)，調(diào)用失敗。 exit()是進(jìn)程結(jié)束時(shí)最常調(diào)用的。 格式：voidexit(intstatus);其中，status為進(jìn)程結(jié)束狀態(tài)。 pipe()用于創(chuàng)建一個(gè)管道

5、格式：pipe(intfd); 其中fd是一個(gè)由兩個(gè)數(shù)組元素fd[0]和fd[1]組成的整型 數(shù)組，fd[0]是管道的讀端口，用于從管道讀出數(shù)據(jù),fd[1]是管道的寫端口，用于向管道寫入數(shù)據(jù)。 返回值：0調(diào)用成功；-1調(diào)用失敗。 sleep()使調(diào)用進(jìn)程睡眠若干時(shí)間，之后喚醒。 格式：sleep(intt);其中t為睡眠時(shí)間。 lockf()用于對(duì)互斥資源加鎖和解鎖。在本實(shí)驗(yàn)中該調(diào)用的格式為： lockf(fd[1],1,0)；/*表示對(duì)管道的寫入端口加鎖。 lockf(fd[1],0,0)；/*表示對(duì)管道的寫入端口解鎖。 write(fd[1],String,Length)將字符

6、串String的內(nèi)容寫入管道的寫入口。 read(fd[0],String,Length)從管道的讀入口讀出信息放入字符串String中。 ?程序流程圖程序流程簡(jiǎn)述父進(jìn)程：創(chuàng)建管道； 創(chuàng)建子進(jìn)程1； 創(chuàng)建子進(jìn)程2； 等待從管道中先后讀出兩個(gè)子進(jìn)程寫入的信息，并顯示在屏幕上； 退出。子進(jìn)程：將管道的寫入口加鎖； 將信息“Childprocessnissendingmessage!”輸入到變量OutPipe中，n=1，2； 將OutPipe中信息寫入管道； 使自己進(jìn)入睡眠狀態(tài)，另一進(jìn)程執(zhí)行； 從睡眠狀態(tài)返回，將管道的寫入口解鎖； 退出。 流程圖?程序源代碼?/*OS_3.c*/?#i

7、nclude?#include?#include?#include?#include?#include?intmain()?{?pid_tpc1,pc2,pr1,pr2;?intfd[2];?charbuf1[50],buf2[50],s[50];?pipe(fd);/*創(chuàng)建管道*/?pc1=fork();/*創(chuàng)建進(jìn)程*/?if(pc1<0)/