操作系统课程设计报告

河南城建学院。

操作系统》课程设计说明书。

设计题目：管道通信

专业：计算机科学与技术

指导教师邵国金

班级0814091

学号： 081409126

姓名刘燕龙

同组人：杨俊鹏、魏中亚

计算机科学与工程系。

2024年12 月 30 日。

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windows xp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**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。一、系统环境4

二、设计目的4

三、设计题目及要求4

1)设计管道通信4

2)设计命名管道4

四、总体设计4

五、详细设计6

1、实现管道通信6

2、命名管道设计8

六、调试与测试方法12

七、执行结果及分析13

八、源程序清单14

九、心得体会19

十、参考文献19

一、系统开发环境。

windows xp系统和unix/linux系统运行环境。

二、设计目的。

1、进一步了解什么是管道。

2、实现unix/linux系统环境下的管道通信方式。

3、熟练掌握c/s中的管道通信机制。

三、设计题目及要求。

利用unix系统提供的管道机制实现进程间的通信。

1)管道通信。利用pipe()和lockf()系统调用，编写程序，实现同族进程间的通信。使用系统调用pipe()建立一条管道线；创建子进程p1,p2，…。

子进程pi分别向管道各写信息，而父进程则从管道中读出来自于各子进程的信息，实现进程家族间无名管道通讯。

扩展之，使之成为客户/服务器模式，并完成一定的任务（自己定义）。

2)命名管道通信：利用mkfifo(name，mode)或mknod(name，mode,0)创建一个命名管道，然后利用它和文件部分系统调用实现不同进程间的通信。

改造之，使之成为客户/服务器模式，并完成一定的任务（自己定义）。

四、总体设计。

创建一个新进程。

用法： int fork()

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。

用作锁定文件的某些段或者整个文件。

头文件：#include <>

参数定义：int lockf(files,function,size);

int files,function;

long size;

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。

功能：从描述符为filedes的文件读信息。

用法：#include <>

ssize_t read(int filedes, void *buff, size_t nbytes) ;

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：

int read(int fd, char *buff, unsigned nbytes) ;

功能：向已打开的文件写数据。

用法：#include <>

ssize_t write(int filedes, const void * buff, size_t nbytes) ;

返回值：若成功为已写入的字节数；出错为-1。

int write(int fd, char *buff, unsigned nbytes) ;

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。

5.创建。用mkfifo或mknod创建一个命名管道。以mkfifo为例：

#include

int mkfifo(const char *fifo_name, mode_t mode成功返回0，否则为-1

允许调用进程控制软中断信号的处理。

头文件：#include <>

参数定义。signal(sig,function)

int sig;

void (*function)()

返回值：成功时返回旧的（以前）函数描述，失败时返回sig_err。

7、client、server

可以以client/server方式使用fifo。如果一个服务器有多个客户时，每个客户可通过一个well_known fifo服务器连接。连接后可以通过well_known fifo向服务器发送请求，所发信息的长度必须≤pipe_buf (4096)。

命。命名管道通信示意图。

五、详细设计。

1、实现管道通信。

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分别向管道各写一句话：

child 1 is sending message!

child 2 is sending message!

而父进程则从管道中读出来自于两个子进程的信息，显示在屏幕上。

程序》#include <>

main()

int i,r,p1,p2,fd[2];

char buf[50],s[50];

pipe(fd); 创建匿名管道，fd[0]为读端，fd[1]为写端//

while((p1=fork())1); 创建子进程p1，直至成功为止（p1!=-1）//

if(p1==0) /子进程p1执行逻辑//

lockf(fd[1],1,0); 锁定管道写端，保证写入数据的完整性//

sprintf(buf,"child process p1 is sending messages!");在buf中填入准备写入管道的信息数据。

printf("child processp1!");打印“子进程p1正在运行” /

write(fd[1],buf,50); 向管道写端fd[1]写入buf中的数据，写完后该数据即可以从读端fd[0]读出//

sleep(5); 睡眠5秒//

lockf(fd[1],0,0); 解锁管道写端//

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