操作系統(tǒng)-管道通信課程設(shè)計

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文檔簡介

1、　　《計算機操作系統(tǒng)》課程設(shè)計報告　　課程名稱：操作系統(tǒng) 　　設(shè)計題目：管道通信 　　指導(dǎo)教師： ******* <

2、;p>　　班級： ******* 　　學(xué) 號： ***** 　　學(xué)生姓名： *** 　 　　同組人員： *******************

3、　　計算機科學(xué)與工程學(xué)院　　2014年6月19 日　　前言：　　Linux操作系統(tǒng)是一個向用戶開放源碼的免費的類UNIX操作系統(tǒng)。它為在校學(xué)生學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)課程提供了一個看得見摸得著的范例。對于學(xué)生正確理解,掌握操作系統(tǒng)的基本知識具有重要意義。鑒于此,本操作系

4、統(tǒng)課程涉及的實驗均在Linux環(huán)境下進(jìn)行。　　這就要求大家：　　(1)熟悉Linux的操作和開發(fā)環(huán)境;　　(2)具有C語言知識(Linux操作系統(tǒng)大約90%的源碼是用C語言編寫)。　　我們的設(shè)計和實驗將在Windows xp環(huán)境下，基

5、于虛擬機軟件VMWare軟件進(jìn)行安裝。　　學(xué)習(xí)計算機軟件技術(shù)，特別是計算機操作系統(tǒng)技術(shù)，除了需要刻苦努力外，還需要掌握軟件和操作系統(tǒng)的原理與設(shè)計技巧。如何學(xué)習(xí)和掌握操作系統(tǒng)技術(shù)的原理與實際技巧呢?除了聽課和讀書之外，最好的方法恐怕就是在實踐中練習(xí)。例如，自己設(shè)計一個小型操作系統(tǒng)，多使用操作系統(tǒng)，多閱讀和分析操作源代碼等。但由于我們的條件和學(xué)時有限，在理論學(xué)習(xí)過程中沒有給同學(xué)們提供更多的實驗機會。

6、　　管道通信，通過在兩個進(jìn)程間創(chuàng)建通道，一個寫信息通過通道傳送給另一個進(jìn)程并且讀出來，同過實踐讓我們了解了什么是管道通信機制，實現(xiàn)了程序進(jìn)程間的通信。積極通過合作，完成任務(wù)。　　目錄　　第一章：系統(tǒng)環(huán)境4

7、　　1.1硬件環(huán)境4　　1.2軟件環(huán)境4　　第二章：設(shè)計目的4　　第三章：總體設(shè)計5　　3.1程序設(shè)計組成框圖5　　3.2流程圖6<

8、/b>　　3.2.1匿名管道通信C/S流程圖6　　3.2.2命名管道通信C/S流程圖6　　第四章：詳細(xì)設(shè)計8　　4.1匿名管道通信8　　4.2命名管道通信10　　第五章

9、：調(diào)試與測試13　　第六章：設(shè)計中遇到的問題及解決方法15　　第七章：源程序清單和執(zhí)行結(jié)果及分析16　　第八章 :總結(jié)20　　第九章 :參考文獻(xiàn)20　　：系統(tǒng)環(huán)境</p&g

10、t;　　1.1硬件環(huán)境　　Intel（R）Core?2 Duo CPU E7500 @2.93GHz 2.00GB內(nèi)存　　1.2軟件環(huán)境　　1）Microsoft Windows XP Professional 版

11、本2002 Service Pack 3　　2）Vmware Workstation 10.0.1 build-1379776　　3）Red Hat Linux 9　?。涸O(shè)計目的　　實踐操作系統(tǒng)原理知識，根據(jù)題目要求設(shè)計、實現(xiàn)進(jìn)程的管

12、道通信，并且在虛擬機中模擬的linux系統(tǒng)中運行檢測。　?。嚎傮w設(shè)計　　3.1程序設(shè)計組成框圖　　無名管道讀寫示意圖　　命名管道操作示意圖

13、　　3.2流程圖　　3.2.1匿名管道通信C/S流程圖　　3.2.2命名管道通信C/S流程圖　　FIFO寫進(jìn)程：　?。涸敿?xì)設(shè)計</

14、p>　　4.1匿名管道通信　　管道用于不同進(jìn)程間通信。通常先創(chuàng)建一個管道，再通過fork函數(shù)創(chuàng)建一個子進(jìn)程，該子進(jìn)程會繼承父進(jìn)程創(chuàng)建的管道。注意事項：必須在系統(tǒng)調(diào)用fork（）前調(diào)用pipe（），否則子進(jìn)程將不會繼承文件描述符。否則，會創(chuàng)建兩個管道，因為父子進(jìn)程共享同一段代碼段，都會各自調(diào)用pipe（），即建立兩個管道，出現(xiàn)異常錯

15、誤。父進(jìn)程通過管道向服務(wù)器發(fā)布命令，然后由服務(wù)器執(zhí)行命令。　　1.fork()　　創(chuàng)建一個新進(jìn)程。　　用法：int fork()　　其中返回int取值意義如下:<

16、p>　　0：創(chuàng)建子進(jìn)程,從子進(jìn)程返回的id值　　>0：從父進(jìn)程返回的子進(jìn)程id值　　-1：創(chuàng)建失敗　　2.lockf(files,function,size)　　用作鎖定文件的某些段或者整個文件。&

17、lt;p>　　頭文件:　　#include<unistd.h>　　參數(shù)定義:　　int lockf(files,function,size);　　int files,funct

18、ion;　　long size;　　其中:files是文件描述符；function是鎖定和解鎖；1表示鎖定；0表示解鎖；Size是鎖定或解鎖的字節(jié)數(shù)，若用0,表示從文件的當(dāng)前位置到文件尾。　　3.read　　功能：從描述符為filed

19、es的文件讀信息。　　用法：　　#include <unistd.h>　　ssize_tread(int filedes, void *buff, size_t nbytes) ;　　返回：讀到的字節(jié)數(shù)，若已到文件尾為0

20、，若出錯為-1。　　在UNIX/Linux 可重定義為： 　　intread(int fd, char *buff, unsigned nbytes) ;　　4.write　　功能：向已打開的文件寫數(shù)據(jù)。

21、　　用法：　　#include <unistd.h>　　ssize_t write(int filedes, const void * buff, size_t nbytes) ;　　返回值：若成功為已寫入的字節(jié)數(shù)；出錯為-1。</p&g

22、t;　　intwrite(int fd, char *buff, unsigned nbytes) ;　　文件位置指針　　文件位置指針：每個打開文件都有一個與其相關(guān)聯(lián)的“當(dāng)前位移量”。是從文件開始處計算的字節(jié)數(shù)。通常，讀、寫操作都從當(dāng)前文件位置處開始，并使位移量增加所讀或?qū)懙淖止?jié)數(shù)。&l

23、t;/p>　　按系統(tǒng)默認(rèn)，當(dāng)打開一個文件時，除非指定O_APPEND選擇項，否則該位移量被設(shè)置為0，即指向文件的開始處。　　文件位置指針可以通過系統(tǒng)調(diào)用lseek來移動。　　#include <unistd.h> 　　#include <sys/types.h>

24、; 　　#include <errno.h> 　　#include <stdio.h> 　　#include <string.h> 　　#include <stdlib.h> <p&g

25、t;　　/* 　　* 程序入口 　　* */ 　　int main() 　　{ <p

26、>　　int pipe_fd[2]; 　　pid_t pid; 　　char buf_r[100]; 　　char* p_wbuf; 　　int r_num; 　　memset(buf_r,0,sizeof(buf

27、_r)); //對較大的結(jié)構(gòu)體或數(shù)組進(jìn)行清零操作的一種最快方法　　/*創(chuàng)建管道*/ 　　if(pipe(pipe_fd)<0) 　　{ 　　printf("pipe create error\n");

28、 　　return -1; 　　} 　　/*創(chuàng)建子進(jìn)程*/ 　　if((pid=fork())==0) //子進(jìn)程執(zhí)行序列 　　{ <

29、/p>　　printf("\n"); 　　close(pipe_fd[1]);//子進(jìn)程先關(guān)閉了管道的寫端 　　sleep(2); /*讓父進(jìn)程先運行，這樣父進(jìn)程先寫子進(jìn)程才有內(nèi)容讀*/ 　　if((r_num=read(pipe_fd[0],buf_r,10

30、0))>0) 　　{ 　　printf("%d numbers read from the pipe is %s\n",r_num,buf_r); 　　}

31、　　close(pipe_fd[0]); 　　exit(0); 　　} 　　else if(pid>0) //父進(jìn)程執(zhí)行序列 　　{

32、close(pipe_fd[0]); //父進(jìn)程先關(guān)閉了管道的讀端 　　if(write(pipe_fd[1],"Hello",5)!=-1) 　　printf("parent write1 Hello!\n"); 　　if(write(pipe_fd[1],&quo

33、t; Pipe",5)!=-1) 　　printf("parent write2 Pipe!\n"); 　　close(pipe_fd[1]); 　　waitpid(pid,NULL,0); /*等待子進(jìn)程結(jié)束*/ 　　exit(0)

34、; 　　} 　　return 0; 　　}　　4.2命名管道通信命名管道：　　命名管道和無名管道基本相同，但也有不同點：無名管道只能有父進(jìn)程使用

35、；但是通過命名管道，不相關(guān)的進(jìn)程也能交換數(shù)據(jù)?？蛻魴C實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送，服務(wù)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收。　　1.創(chuàng)建　　用mkfifo或mknod創(chuàng)建一個命名管道。以mkfifo為例：　　#include<sys/types.h>　　#

36、include<sys/stat.h>　　int mkfifo(const char *fifo_name, mode_t mode);//成功返回0，否則為-1　　2、使用　　管道一經(jīng)創(chuàng)建，就可向普通文件一樣使用?？赏ㄟ^系統(tǒng)調(diào)用open,close,rea

37、d,write,unlink等進(jìn)行操作。　　FIFO讀進(jìn)程:　　#include <sys/types.h> 　　#include <sys/stat.h> 　　#include <errno.h&g

38、t; 　　#include <fcntl.h> 　　#include <stdio.h> 　　#include <stdlib.h> 　　#include <string.h> <p&

39、gt;　　#define FIFO "myfifo" 　　/*程序入口*/　　int main(int argc,char** argv) 　　{ 　　char buf_

40、r[100]; 　　int fd; 　　int nread; 　　printf("Preparing for reading bytes...\n"); 　　memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));

41、;　　/*打開管道*/ 　　fd=open(FIFO,O_RDONLY|O_NONBLOCK,0); 　　if(fd==-1) 　　{ 　　perror("o

42、pen"); 　　exit(1); 　　} 　　while(1) 　　{ 　　memset(buf_r,0,sizeof(bu

43、f_r)); 　　if((nread=read(fd,buf_r,100))==-1) 　　{ 　　if(errno==EAGAIN) 　　printf("no data yet\n"); </p&

44、gt;　　} 　　printf("read %s from FIFO\n",buf_r); 　　sleep(1); 　　} 　　/*后面三句話是

45、不會被運行到的，但不會影響程序運行的效果當(dāng)程序在上面的死循環(huán)中執(zhí)行時收到信號后會馬上結(jié)束運行而沒有執(zhí)行后面的三句話。*/ 　　close(fd); //關(guān)閉管道　　pause(); //暫停，等待信號　　unlink(FIFO); //刪除文件

46、　} 　　FIFO寫進(jìn)程：　　#include <sys/types.h> 　　#include <sys/stat.h> 　　#include <errno.h> <

47、;/p>　　#include <fcntl.h> 　　#include <stdio.h> 　　#include <stdlib.h> 　　#include <string.h> 　　#d

48、efine FIFO_SERVER "myfifo" 　　/* 　　* 程序入口 　　* */ 　　int main(int argc

49、,char** argv) 　　{ 　　int fd; 　　char w_buf[100]; 　　int nwrite; 　　/*創(chuàng)建有名管道*

50、/ 　　if((mkfifo(FIFO_SERVER,O_CREAT|O_EXCL|O_RDWR)<0)&&(errno!=EEXIST)) 　　{ 　　printf("cannot create fifoserver\n");

51、 　　} 　　/*打開管道*/ 　　fd=open(FIFO_SERVER,O_WRONLY |O_NONBLOCK,0); 　　if(fd==-1) 　　{ &

52、lt;/b>　　perror("open"); 　　exit(1); 　　} 　　/*入?yún)z測*/ 　　if(argc==1) &l

53、t;p>　　{ 　　printf("Please send something\n"); 　　exit(-1); 　　} 　　strcpy(w_buf,argv[

54、1]); 　　/* 向管道寫入數(shù)據(jù) */ 　　if((nwrite=write(fd,w_buf,100))==-1) 　　{ 　　if(errno==EAGAIN) 　　print

55、f("The FIFO has not been read yet.Please try later\n"); 　　} 　　else 　　{ &l

56、t;p>　　printf("write %s to the FIFO\n",w_buf); 　　} 　　close(fd); //關(guān)閉管道 　　return 0; 　　} <

57、/b>　　：調(diào)試與測試　　運行匿名管道通信以及運行命名管道通信讀進(jìn)程結(jié)果如下：　　打開另外一個終端，運行寫進(jìn)程結(jié)果如下：　　同時讀進(jìn)程結(jié)果發(fā)生變化如下：　　：設(shè)計中遇到的問題及解決方法&

58、lt;/p>　　1、由于課程涉及UNIX管道通信模式較少，剛開始做課程設(shè)計時感覺無從下手，后來通過看書以及上網(wǎng)查詢相關(guān)資料有些頭緒。　　2、對于虛擬機與主機的交互搞了好久但是最后結(jié)果不理想，也沒搞成功，試了用ftp方式相互連接，以及通過VMware Tools也沒有成功。后來，通過問學(xué)長和同學(xué)終于解決了。通過此事，我知道知識自己主動探索實踐固然好，但學(xué)習(xí)他人已有的經(jīng)

59、驗學(xué)的知識更多更快。　　3、對于C語言中open、write等函數(shù)掌握的并不好，這是由于長期不聯(lián)系C語言所致，一門語言要想精通必須通過不斷的聯(lián)系才行。　?。涸闯绦蚯鍐魏蛨?zhí)行結(jié)果及分析　　任務(wù)1:匿名管道通信　　#include <unistd.h> <

60、/p>　　#include <sys/types.h> 　　#include <errno.h> 　　#include <stdio.h> 　　#include <string.h>

61、#include <stdlib.h> 　　/* 　　* 程序入口 　　* */ 　　int main() <

62、p>　　{ 　　int pipe_fd[2]; 　　pid_t pid; 　　char buf_r[100]; 　　char* p_wbuf; 　　int r_num; &l

63、t;/p>　　memset(buf_r,0,sizeof(buf_r)); 　　/*創(chuàng)建管道*/ 　　if(pipe(pipe_fd)<0) 　　{ 　　printf("pipe c

64、reate error\n"); 　　return -1; 　　} 　　/*創(chuàng)建子進(jìn)程*/ 　　if((pid=fork())==0) //子進(jìn)程執(zhí)行序列 <b&g

65、t;　　{ 　　printf("\n"); 　　close(pipe_fd[1]);//子進(jìn)程先關(guān)閉了管道的寫端 　　sleep(2); /*讓父進(jìn)程先運行，這樣父進(jìn)程先寫子進(jìn)程才有內(nèi)容讀*/ 　　if((r_num=rea

66、d(pipe_fd[0],buf_r,100))>0) 　　{ 　　printf("%d numbers read from the pipe is %s\n",r_num,buf_r); 　　}

67、　　close(pipe_fd[0]); 　　exit(0); 　　} 　　else if(pid>0) //父進(jìn)程執(zhí)行序列 　　{ &l

68、t;/p>　　close(pipe_fd[0]); //父進(jìn)程先關(guān)閉了管道的讀端 　　if(write(pipe_fd[1],"Hello",5)!=-1) 　　printf("parent write1 Hello!\n"); 　　if(

69、write(pipe_fd[1]," Pipe",5)!=-1) 　　printf("parent write2 Pipe!\n"); 　　close(pipe_fd[1]); 　　waitpid(pid,NULL,0); /*等待子進(jìn)程結(jié)束*/

70、;　　exit(0); 　　} 　　return 0; 　　} 　　任務(wù)2：命名管道通信　　FIFO讀進(jìn)程

71、:　　#include <sys/types.h> 　　#include <sys/stat.h> 　　#include <errno.h> 　　#include <fcntl.h> </p

72、>　　#include <stdio.h> 　　#include <stdlib.h> 　　#include <string.h> 　　#define FIFO "/tmp/myfifo" <

73、p>　　/*程序入口*/　　int main(int argc,char** argv) 　　{ 　　char buf_r[100]; 　　int fd;

74、　　int nread; 　　printf("Preparing for reading bytes...\n"); 　　memset(buf_r,0,sizeof(buf_r)); 　　/*打開管道*/

75、　　fd=open(FIFO,O_RDONLY|O_NONBLOCK,0); 　　if(fd==-1) 　　{ 　　perror("open"); 　　exit(1); <

76、/p>　　} 　　while(1) 　　{ 　　memset(buf_r,0,sizeof(buf_r)); 　　if((nread=read(fd,buf_r

77、,100))==-1) 　　{ 　　if(errno==EAGAIN) 　　printf("no data yet\n"); 　　} <

78、p>　　printf("read %s from FIFO\n",buf_r); 　　sleep(1); 　　} 　　/*后面三句話是不會被運行到的，但不會影響程序運行的效果當(dāng)程序在上面的死循環(huán)中執(zhí)行時收到信號后會馬上結(jié)束運行而沒有執(zhí)行后面的

79、三句話。*/ 　　close(fd); //關(guān)閉管道　　pause(); //暫停，等待信號　　unlink(FIFO); //刪除文件 　　} 　　FIFO寫進(jìn)程：&

80、lt;/b>　　#include <sys/types.h> 　　#include <sys/stat.h> 　　#include <errno.h> 　　#include <fcntl.h> </p&g

81、t;　　#include <stdio.h> 　　#include <stdlib.h> 　　#include <string.h> 　　#define FIFO_SERVER "/tmp/myfifo"

82、　　/* 　　* 程序入口 　　* */ 　　int main(int argc,char** argv) 　　{

83、 　　int fd; 　　char w_buf[100]; 　　int nwrite; 　　/*創(chuàng)建有名管道*/ 　　if((mkfifo(FIFO_SERVER,

84、O_CREAT|O_EXCL|O_RDWR)<0)&&(errno!=EEXIST)) 　　{ 　　printf("cannot create fifoserver\n"); 　　} &l

85、t;/p>　　/*打開管道*/ 　　fd=open(FIFO_SERVER,O_WRONLY |O_NONBLOCK,0); 　　if(fd==-1) 　　{ 　　perror("open

86、"); 　　exit(1); 　　} 　　/*入?yún)z測*/ 　　if(argc==1) 　　{ <p&

87、gt;　　printf("Please send something\n"); 　　exit(-1); 　　} 　　strcpy(w_buf,argv[1]); 　　/* 向管道寫入數(shù)據(jù) */ </

88、p>　　if((nwrite=write(fd,w_buf,100))==-1) 　　{ 　　if(errno==EAGAIN) 　　printf("The FIFO has not been read yet.Please try

89、 later\n"); 　　} 　　else 　　{ 　　printf("write %s to the FIFO\n"

90、;,w_buf); 　　} 　　close(fd); //關(guān)閉管道 　　return 0; 　　} 　　:總結(jié)</b&g

91、t;　　此次課程設(shè)計—管道通信，讓我實實在在地鍛煉了自己的動手能力，基本操作以熟練掌握。設(shè)計中地任務(wù)一比較簡單，只是設(shè)計一個程序?qū)崿F(xiàn)管道通信，通過查資料可以順利完成；但是任務(wù)二—命名管道設(shè)計，涉及到了頭文件、服務(wù)器程序和客戶端程序，三者要在同一臺計算機中，兩個不同的終端上實現(xiàn)通信。服務(wù)器程序設(shè)計操作中沒有出現(xiàn)什么問題，但是在連接客戶端程序時，客戶端程序出錯，編譯出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致通信出現(xiàn)錯誤。通過向

92、老師請教和同學(xué)詢問，基本有些了解，但還是出現(xiàn)一些解決不了的問題，還需要多加聯(lián)系然后多查資料，認(rèn)真克服困難。　　通過這次課程設(shè)計，我感覺到了，編程還是很有趣的一件事情，這次設(shè)計充分鍛煉了我的動手能力，思維能力，設(shè)計能力，更重要的是合作精神，大家基礎(chǔ)都有點差，但可以主動找不足，主動查詢資料，詢問同學(xué)和請教老師，充分體現(xiàn)了新時代新青年的團(tuán)結(jié)和探索精神。<

眾賞文庫> 全部分類> 畢業(yè)設(shè)計

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