LINUX进程间通信程序设计——管道通信

LINUX进程间通信程序设计——管道通信

什么是管道?
管道是单向的、先进先出的,它把一个进程的输出和另一个进程的输入连接在一起。一个进程(写进程)在管道的尾部写入数据,另一个进程(读进程)从管道的头部读出数据。

数据被一个进程读出后,将被从管道中删除,其它读进程将不能再读到这些数据。管道提供了简单的流控制机制,进程试图读空管道时,进程将阻塞。同样,管道已经满时,进程再试图向管道写入数据,进程将阻塞。

管道包括无名管道和有名管道两种,前者用于父进程和子进程间的通信,后者可用于运行于同一系统中的任意两个进程间的通信。

无名管道由pipe()函数创建:
int pipe(int filedis[2]);
当一个管道建立时,它会创建两个文件描述符:
filedis[0]用于读管道,filedis[1]用于写管道。

管道关闭
关闭管道只需将这两个文件描述符关闭即可,可以使用普通的close函数逐个关闭。

管道读写
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锁创建的管道
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。

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <sys/types.h>
  3 #include <sys/wait.h>
  4 #include <errno.h>
  5 #include <stdlib.h>
  6 #include <string.h>
  7 #include <unistd.h>
  8 
  9 int main(int argc, char **argv)
 10 {
   
 11     int pipe_fd[2];
 12     pid_t pid;
 13     int r_num;
 14     char buf_r[100];
 15 
 16     memset(buf_r, 0, sizeof(buf_r));
 17 
 18     if(pipe(pipe_fd) < 0)
 19     {
   
 20         perror("pipe");
 21         exit(1);
 22     }
 23 
 24     if((pid = fork()) < 0)
 25     {
   
 26         perror("fork");
 27         exit(1);
 28     }
 29     else if(pid == 
1. 实验目的 1) 加深对进程概念的理解,明确进程和程序的区别。 2) 进一步认识并发执行的实质。 3) 分析进程争用资源的现象,学习解决进程互斥的方法。 4) 学习解决进程同步的方法。 5) 了解Linux系统中进程通信的基本原理。   进程是操作系统中最重要的概念,贯穿始终,也是学习现代操作系统的关键。通过本次实验,要求理解进程的实质和进程管理的机制。在Linux系统下实现进程从创建到终止的全过程,从中体会进程的创建过程、父进程和子进程之间的关系、进程状态的变化、进程之间的互斥、同步机制、进程调度的原理和以管道为代表的进程间的通信方式的实现。 2. 内容及要求:   这是一个设计型实验,要求自行编制程序。   使用系统调用pipe()建立一条管道,两个子进程分别向管道写一句话:   Child process1 is sending a message!   Child process2 is sending a message!   父进程从管道读出来自两个子进程的信息,显示在屏幕上。   要求: 1) 父进程先接收子进程1发来的消息,然后再接收子进程2发来的消息。 2) 实现管道的互斥使用,当一个子进程正在对管道进行写操作时,另一子进程必须等待。使用系统调用lockf(fd[1],1,0)实现对管道的加锁操作,用lockf(fd[1],0,0)解除对管道的锁定。 3) 实现父子进程的同步,当子进程把数据写入管道后,便去睡眠等待;当父进程试图从一空管道中读取数据时,也应等待,直到子进程将数据写入管道后,才将其唤醒。 3.相关的系统调用 1) fork() 用于创一个子进程。 格式:int fork(); 返回值:在子进程中返回0;在父进程中返回所创建的子进程的ID值;当返回-1时,创建失败。 2) wait() 常用来控制父进程与子进程的同步。 在父进程中调用wait(),则父进程被阻塞,进入等待队列,等待子进程结束。当子进程结束时,父进程从wait()返回继续执行原来的程序。 返回值:大于0时,为子进程的ID值;等于-1时,调用失败。 3) exit() 是进程结束时最常调用的。 格式:void exit( int status); 其中,status为进程结束状态。 4) pipe() 用于创建一个管道 格式:pipe(int fd); 其中fd是一个由两个数组元素fd[0]和fd[1]组成的整型数组,fd[0]是管道的读端口,用于从管道读出数据,fd[1] 是管道的写端口,用于向管道写入数据。 返回值:0 调用成功;-1 调用失败。 5) sleep() 调用进程睡眠若干时间,之后唤醒。 格式:sleep(int t); 其中t为睡眠时间。 6) lockf() 用于对互斥资源加锁和解锁。在本实验中,该调用的格式为: lockf(fd[1],1,0);/* 表示对管道的写入端口加锁。 lockf(fd[1],0,0);/* 表示对管道的写入端口解锁。 7) write(fd[1],String,Length) 将字符串String的内容写入管道的写入口。 8) read(fd[0],String,Length) 从管道的读入口读出信息放入字符串String中。 4.程序流程 父进程: 1) 创建管道; 2) 创建子进程1; 3) 创建子进程2; 4) 等待从管道中读出子进程1写入的数据,并显示在屏幕上; 5) 等待从管道中读出子进程2写入的数据,并显示在屏幕上; 6) 退出。 子进程: 1) 将管道的写入口加锁; 2) 将信息“Child process n is sending message!”输入到变量OutPipe中,n=1,2; 3) 将OutPipe中信息写入管道; 4) 睡眠等待; 5) 将管道的写入口解锁; 6) 退出。
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