操作系统-管道通信课程设计

《计算机操作系统》课程设计报告课程名称：操作系统设计题目：管道通信指导教师：*******班级：*******学号：*****学生姓名：***同组人员：*******************计算机科学与工程学院2014年6月19日成绩：评语：前言：Linux操作系统是一个向用户开放源码的免费的类UNIX操作系统。它为在校学生学习操作系统课程提供了一个看得见摸得着的范例。对于学生正确理解,掌握操作系统的基本知识具有重要意义。鉴于此,本操作系统课程涉及的实验均在Linux环境下进行。这就要求大家：(1)熟悉Linux的操作和开发环境;(2)具有C语言知识(Linux操作系统大约90%的源码是用C语言编写)。我们的设计和实验将在Windowsxp环境下，基于虚拟机软件VMWare软件进行安装。学习计算机软件技术，特别是计算机操作系统技术，除了需要刻苦努力外，还需要掌握软件和操作系统的原理与设计技巧。如何学习和掌握操作系统技术的原理与实际技巧呢?除了听课和读书之外，最好的方法恐怕就是在实践中练习。例如，自己设计一个小型操作系统，多使用操作系统，多阅读和分析操作源代码等。但由于我们的条件和学时有限，在理论学习过程中没有给同学们提供更多的实验机会。管道通信，通过在两个进程间创建通道，一个写信息通过通道传送给另一个进程并且读出来，同过实践让我们了解了什么是管道通信机制，实现了程序进程间的通信。积极通过合作，完成任务。目录第一章：系统环境.....................................................................................................41.1硬件环境..............................................................................................................41.2软件环境..............................................................................................................4第二章：设计目的.....................................................................................................4第三章：总体设计.....................................................................................................53.1程序设计组成框图..............................................................................................53.2流程图..................................................................................................................63.2.1匿名管道通信C/S流程图..........................................................................63.2.2命名管道通信C/S流程图..........................................................................6第四章：详细设计.....................................................................................................84.1匿名管道通信......................................................................................................84.2命名管道通信....................................................................................................10第五章：调试与测试...............................................................................................13第六章：设计中遇到的问题及解决方法...............................................................15第七章：源程序清单和执行结果及分析...............................................................16第八章:总结.............................................................................................................20第九章:参考文献.....................................................................................................20第一章：系统环境1.1硬件环境Intel（R）Core™2DuoCPUE7500@2.93GHz2.00GB内存1.2软件环境1）MicrosoftWindowsXPProfessional版本2002ServicePack32）VmwareWorkstation10.0.1build-13797763）RedHatLinux9第二章：设计目的实践操作系统原理知识，根据题目要求设计、实现进程的管道通信，并且在虚拟机中模拟的linux系统中运行检测。第三章：总体设计3.1程序设计组成框图无名管道读写示意图命名管道操作示意图3.2流程图3.2.1匿名管道通信C/S流程图3.2.2命名管道通信C/S流程图FIFO写进程：第四章：详细设计4.1匿名管道通信管道用于不同进程间通信。通常先创建一个管道，再通过fork函数创建一个子进程，该子进程会继承父进程创建的管道。注意事项：必须在系统调用fork（）前调用pipe（），否则子进程将不会继承文件描述符。否则，会创建两个管道，因为父子进程共享同一段代码段，都会各自调用pipe（），即建立两个管道，出现异常错误。父进程通过管道向服务器发布命令，然后由服务器执行命令。1.fork()创建一个新进程。用法：intfork()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:#includeunistd.h参数定义:intlockf(files,function,size);intfiles,function;longsize;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：#includeunistd.hssize_tread(intfiledes,void*buff,size_tnbytes);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：intread(intfd,char*buff,unsignednbytes);4.write功能：向已打开的文件写数据。用法：#includeunistd.hssize_twrite(intfiledes,constvoid*buff,size_tnbytes);返回值：若成功为已写入的字节数；出错为-1。intwrite(intfd,char*buff,unsignednbytes);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。#includeunistd.h#includesys/types.h#includeerrno.h#includestdio.h#includestring.h#includestdlib.h/**程序入口**/intmain(){intpipe_fd[2];pid_tpid;charbuf_r[100];char*p_wbuf;intr_num;memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));//对较大的结构体或数组进行清零操作的一种最快方法/*创建管道*/if(pipe(pipe_fd)0){printf(pipecreateerror\n);return-1;}/*创建子进程*/if((pid=fork())==0)//子进程执行序列{printf(\n);close(pipe_fd[1]);//子进程先关闭了管道的写端sleep(2);/*让父进程先运行，这样父进程先写子进程才有内容读*/if((r_num=read(pipe_fd[0],buf_r,100))0){printf(%dnumbersreadfromthepipeis%s\n,r_num,buf_r);}close(pipe_fd[0]);exit(0);}elseif(pid0)//父进程执行序列{close(pipe_fd[0]);//父进程先关闭了管道的读端if(write(pipe_fd[1],Hello,5)!=-1)printf(parentwrite1Hello!\n);if(write(pipe_fd[1],Pipe,5)!=-1)printf(parentwrite2Pipe!\n);close(pipe_fd[1]);waitpid(pid,NULL,0);/*等待子进程结束*/exit(0);}return0;}4.2命名管道通信命名管道：命名管道和无名管道基本相同，但也有不同点：无名管道只能有父进程使用；但是通过命名管道，不相关的进程也能交换数据。客户机实现数据的发送，服务器实现数据接收。1.创建用mkfifo或mknod创建一个命名管道。以mkfifo为例：#includesys/types.h#includesys/stat.hintmkfifo(constchar*fifo_name,mode_tmode);//成功返回0，否则为-12、使用管道一经创建，就可向普通文件一样使用。可通过系统调用open,close,read,write,unlink等进行操作。FIFO读进程:#includesys/types.h#includesys/stat.h#includeerrno.h#includefcntl.h#includestdio.h#includestdlib.h#includestring.h#defineFIFOmyfifo/*程序入口*/intmain(intargc,char**argv){charbuf_r[100];intf