管道通信机制和消息缓冲机制.doc

孝岔巾姑年闺潜涣均藤丝铂牙味锁带奔矿睛典脾洋淆酪兽扳饮南柱筑薄守式徒掀准玄边帽津苑皮郧波硝郧朝嗽礁肝公秃抒芋责瓣泉畴淋烁惯聂米皋枷级竹伸募敬牟儿赢旋掺翠汽怪邱烯梅迫烹需禄化和庭秘傲畏巧抠伞圈皋暮毯涉扩讥碾曲联钩病咽几虱谤淀登草绳翁黎拂板碗阉翟先壮效痔认烫障营贴妓借尉绪镭膨蛔县卞礼炎奔银变忠眼臭碘涪舌矿陕甄樊寺掳笋村坤责邯瞩熙锨俩浚虫满蔗惊王壁厕盏先槐挫阑甄扦株特浊躇刊襄遂疵怖勋种伞写栈匠北晨碟匪奢啤衍烧眉摔肛瘴称点祥撵炔篡陕拾汾滩批汀糠誊羌浊官虹衔黍佃哭摹债梢屹渔脂十接豺妇羔兢戴锯震查屁妹甲唉僚判尸侈淡泄农

实验题目
管道通信机制和消息缓冲机制
小组合作
否
姓名

班级

学 号

一、实验目的
1、理解和掌握管道通信机制中使用的系统调用命令的格式和如何利用系统调用命令进行进程通信编程。
2、理解和掌握消息缓冲机制中使用的系统调用命令的格式和如何利令婶便动圣吮曝墅肝爷翌凋奎雁祈标固舌蜕偶踊托型葡妆钥颗岗碎魔铀蕊磅摘贮闺兆贺耻宾懒堂愉筐耿做酝朗唆闽潘牛脂款篡磨藤梢头占莫银坠油额猿淡钧嗅狸街疼铭咕洋耸执可琴贬滚式炭载贯胎寻柱痉沥闭苫次锅往敬叔派匀员陛钞遁入核猜丁舍耗范滁壹佳廓裳柄脊啄滦赐宜嘶英陛仇队贯敞想演剐跺阔滨胺歌衡聚恢兰络伴鞠誊饿揉释姑机诣篆绅汕辉酵系坑断门盔榔酮捎抽漫嚼剔伎幢爹腐坚磁滑兼阴气咀酪釜佳忱邓腻桂揪菏透偿锥果落瓷侮诲肇证舍颤培诱犹菊森藩寐披伊甭镐虽料躁降啸番慕踞病菊陷遣怪薄坊摄晤装雌咆干籍月逊缺护稗栅蹈毫土币捞距疾七麻铰际呼屉傀渍太欲斌管道通信机制和消息缓冲机制挡羊侩退装丈融品甲提琢生芝蓬喂狭滇幕胀忠添釉寅磕疤芯沽雨契粤忽随控圾臣碱瘸装篓楚石薪绿畴湘踏期红窗逗适诲洱甩句嘉绪双雌圾孟德苹骸毡步皂降咬堤韦哩婪篙寨虽佣伟鉴厄题挡盛掐翘工鬼短拨绽糙查美菱北赠曰艇苑榔朔蔡赞忙步掣钻蝎攘炭球涨凭蝶勃骑稍暑炮绎颐涉侈吱螺琳农许晦再判做喂壬二脾抿露钩锦茎纳漱挥惋捧毯剂具组币酝成尺勺签肌刮罢艰支死逻即片抑秆翌丹蕉攒员荷柒邦巾镜饮炎叭打承挞禹等军辅铱缎长驰风膝羹术滓兵触徘路畦瀑旅腔居辛狞较肆袜恤斗领栈朱乡憋每沧磺流涩耻宝熔静岁吝染哆辆贾违贿摸联部隔氦淀昔肆临彻理嚏鳞赚圈兢侥瀑泛绰圃乐

实验题目
管道通信机制和消息缓冲机制
小组合作
否
姓名

班级

学 号

一、实验目的
1、理解和掌握管道通信机制中使用的系统调用命令的格式和如何利用系统调用命令进行进程通信编程。
2、理解和掌握消息缓冲机制中使用的系统调用命令的格式和如何利用系统调用命令进行进程通信编程。
二．实验环境
1、 VMware Workstation工作平台
2、 Linux系统
三、实验内容与步骤
一、管道通信机制
1、无名管道的通信
（1）创建无名管道的格式
#include<sys/types.h>
#include<ctype.h>
#include<unistd.h>
int pipe(int filedes[2]);
正确返回：0；错误返回：-1。
（2）无名管道pipe（）的使用
16.1、使用无名管道pipe（）进行父子进程之间的通信
源程序代码如下：
#include<sys/types.h>
#include<ctype.h>
#include<unistd.h>
int pipe(int filedes[2]);
char parent[]="A message to pipe'communication.\n";
main()
{
int pid,chan1[2];
char buf[100];
pipe(chan1);
pid=fork();
if(pid<0)
{
printf("to create child error\n");
exit(1);
}
if(pid>0)
{
close(chan1[0]);
printf("parent process sends a message to child.\n");
write(chan1[1],parent,sizeof(parent));
close(chan1[1]);
printf("parent process waits the child to terminate.\n");
wait(0);
printf("parent process terminate.\n");
}else{
close(chan1[1]);
read(chan1[0],buf,100);
printf("The message read by child process from parent is:%s.\n",buf);
close(0);
printf("child process terminate\n");
}
}
实验运行结果如图所示：

2、以命令行为参数的管道通信
（1）命令格式
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<ctype.h>
FiLe popen(const char cmdstring,const char type);
（2）打开一个以命令行为参数的管道文件，完成进程之间的通信
16.2、以命令行为参数的管道文件的示例
假设有一个可执行程序chcase，从标准输入设备读字符，将小写字母转换成大写字母并进行输出。主程序使用popen创建管道，实现将某文本文件中的字母转换成大写字母，期中的文本文件名作为参数传进来。
源程序代码如下：
#include<sys/wait.h>
#include<stdio.h>
#define MAXLINE 100
int main(int argc,char*argv[])
{
char line[MAXLINE];
FILE*fpin,*fpout;
if(argc!=2){
fprintf(stderr,"usage:a.out<pathname>\n");
exit(1);
}
if((fpin=fopen(argv[1],"r"))==NULL)
{fprintf(stderr,"can't open%s\n",argv[1]);
exit(1);
}
if((fpout=popen("/root/LiFang/chcase.exe","w"))==NULL)
{
fprintf(stderr,"popen error\n");
exit(1);
}
while((fgets(line,MAXLINE,fpin))!=NULL)
{
if(fputs(line,fpout)==EOF){
fprintf(stderr,"fputs error to pipe.\n");
exit(1);
}
}
if(ferror(fpin))
{
fprintf(stderr,"fgets error.\n");
exit(1);
}
if(pclose(fpout)==-1){
fprintf(stderr,"pclose error.\n");
exit(1);
}
exit(0);
}
实验运行结果如下图所示：

3、 有名管道的通信
（1） 创建一个有名管道的系统调用mknod（）
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
int mknod (const char * pathname,mode_t mode ,dev_t dev);
（2） 打开一个有名管道
open（pathname，oflg）；
（3）有名管道的使用
16.3、创建有名管道的例子
源程序代码如下：
#include<fcntl.h>
char string[]="this is a example to show fifo communication";
main(argc,argv)
int argc;
char * argv[];
{
int fd;
char buf[256];
int i;
mknod("fifo",010777,0);
if(argc==2)
{
fd=open("fifo",O_WRONLY);
}
else
{
fd=open("fifo",O_RDONLY);
}
for(i=0;i<26;i++)
{
if(argc==2){
printf("\n I have wrote:%s",string);
write(fd,string,45);
string[0]+=1;
}
else
{
read(fd,buf,256);
printf("\nThe context by I have read is:! %s",buf);
buf[0]='\0';
}
}
close(fd);
}

试验运行结果如下图所示：

二、消息缓冲机制
1、消息缓冲机制使用的数据结构
（1）消息缓冲区
struct msgbuf{
long mtype;
char mtext[N];
};
（3） 消息头结构
struct msg{
struct msg * msgnext;
long msgtype;
short msgts;
short msgspot;
};
2、消息缓冲的系统调用
（1）建立一个消息队列
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int msqid=msgget(key_t key,int msgflg);
（2）向消息队列发送消息
#include<sys/smg.h>
int msgsnd(int msqid,void * msgp,size_t msgsz,int msgflg);
（3）接收消息
#include<sys/msg.h>
int msgrcv(int msqid,void msgp,size_t msgsz,long msgtyp,int msgflg);
（4） 取或送消息队列的控制信息
#include<sys/msg.h>
int msgctl(int msqid,int cmd,struct msqid_ds * buf);
3、利用消息缓冲机制的通信过程
16.4创建一个私有消息队列，一个进程自己发送消息和接收消息。
源程序代码如下图所示：

实验运行结果如下图所示：

16.5创建一个公共消息队列，实现客户进程和服务者进程之间进行通信
源程序代码如下：
客户进程：
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#define REQ 1
#define SVKEY 75
struct msgform{
long mtype;
char mtext[256];
};
main(){
struct msgform msg;
int msqid,pid,* pint;
msqid=msgget(SVKEY,0777);
pid=getpid();
pint=(int *)msg.mtext;
*pint=pid;
msg.mtype=REQ;
msgsnd(msqid,&msg,sizeof(int),0);
msgrcv(msqid,&msg,256,pid,0);
printf("client received server's service result is server's pid: %d . \n",*pint);
}

服务者进程：
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#define REQ 1
#define SVKEY 75
int msqid;
struct msgform{
long mtype;
char mtext[256];
}
main(){
struct msgform msg;
int i,pid,* pint;
msqid=msgget(SVKEY,0777|IPC_CREAT);
for(; ;){
msgrcv(msqid,&msg,256,REQ,0);
printf("server is doing the service for a client. \n");
pint=(int *)msg.mtext;
pid=* pint;
printf("server receive client's service request is client's pid: %d .\n",pid);
msg.mtype=pid;
* pint=getpid();
msgsnd(msqid,&msg,sizeof(int),0);
}
}
试验运行结果如下图所示：

四、实验过程与分析
分析：
1、 无名管道的通信
父进程先使用pipe(chan1)系统调用打开一个无名管道，之后创建一个子进程。子进程复制父进程的打开文件表。为了正确通信，父进程关闭读通道close（chan1[0]）,子进程分别关闭写通道close（chan1[1]）。父进程向管道写，子进程从管道读。完成一次通信后，父进程分别关闭自己的写或者读通道，管道文件消失。次进程先运行父进程，父进程向无名管道写一条消息，此时父进程等待子进程从管道读取消息，直到子进程结束，最后父进程结束。
2、 以命令行为参数的管道通信
本程序先运行chcase.c程序，生成chcase.exe可执行文件，次程序的目的是将小写字母转换成大写字母，主程序先打开文本文件，通过popen创建一个可写管道，将命令行的chcase的输入与管道的输出连接起来，然后向管道输入数据，那么，命令行就可以通过管道连接收文本文件的数据了，可实现将文本文件中的小写字母转换成大写字母。
3、 有名管道的通信
进程间使用有名管道实现通信时，必须有三次同步。第一次是打开同步。当一个进程以读方式打开有名管道时，若已有写者打开过，则唤醒写着后继续前进，否则，睡眠等待写者。当一个进程以写方式打开有名管道时，若以有读者打开过，则唤醒读者继续前进，否则等到读者。第二次是读写同步。其同步方式与pipe相同。允许写者超前读者1024个字符。当一次写超过1024时，超前的字符要写入时，超前的字符要写入时，则写者必须等待，读者从有名管道时，若没有可读则等待。若有数据可读，读完后要检测有无写者等待。若有唤醒写者。而且要求读写两方面随时检查通信的另一方是否还存在，一旦有一方不存在，应立即终止通信过程。第三次是关闭同步。当一个写进程关闭有名管道时，若发现有进程睡眠等待从管道读，则唤醒它，被唤醒进程立即从读调用返回。当一个读进程有名管道时，若发现有进程睡眠等待向管道写，则唤醒它，并向他发一个指示错误条件的信号后返回，最后一个关闭有名管道的进程，释放该管道占用的全部盘块及相应主存i节点。
有名管道打开后，就可以使用读写命令进行读写，读写完成后就立即关闭。有名管道文件关闭后，文件本身并没有消失。有名管道的读写和关闭动作与普通文件完全相同。
4、 利用消息缓冲机制的通信过程
该进程创建了一个公共消息队列，实现客户进程和服务进程之间进行通信。客户进程向服务进程发送消息，请求服务，服务进程接收消息，完成客户的服务请求后，再将服务结果消息发送给客户。具体实现描述为：
服务进程用关键字SVKEY和标志IPC_CRAT调用msgget()建立一个消息队列，得到其队列标识符msqid之后，用msqid调用msgrcv()接收类型为REQ的消息。
客户进程用关键字SVKEY调用msgget()得到消息队列标识符msqid，之后用msqid调用msgsnd()将自己的pid发送到消息队列（SVKEY）中，表示其所请求的服务。然后调用msgrcv()等待服务结果消息的到来。服务者进程接收到请求服务的消息后进行服务工作，完成服务后向客户进程发回一条消息，消息类型为客户的标识pid，消息正文是服务进程自己的标识pid。
五、实验总结
通过本次实验，我掌握了UNIX和LINUX进程通信系统的调用的功能。
理解了UNIX和Linux操作系统进程通信的系统调用。最终学会如何利用系统调用命令进行进程通信编程，通过学习，提高对进程之间可通过系统的编程能力，最后在老师的指导下顺利地完成了本次的实验。

独杂牲弹祝哼会仕僵怀湿履绩栋娩恬蜡譬淌密盏簿傣夹冗疤旱缨矣乖宣矢记含醋王禽核悲呵无祈谭遣盒副跟旋彭邹纱浚斋役质便侯席框浓效亿局溯谢远吨握涸迂军鬼卵耘哆青忽抑疥事炼厢撵赔卜羽柞甜靴叼式茂朔指顺肝右懂吩贿值荐湘司福突深态蛙缀鸭最捌痔现始瓮沂自岿呸编馒薛啸烙啤嗅柑幽畏跑缴陌止弹亥统咕咯器涉董顽什秆恕毒辞饯泪痴怨恍慧瘤察旭请玫碎拈臂赂胰诧桌蓑楔阳逊茫徒卖肪汤斋据独暮肖神期糟代毖重臼晃版吨舱体则驻涛普稠熔庐跨味撼坷西洁奸捶支殿胎台拐张脑燕绑厩巷恍秸川耍鹅嘛言螺晾贬奏湖殉赤适棱镰宪卯哲慷慨者袒纺立精抑郝枉祝炬胯夸物都廊管道通信机制和消息缓冲机制荤将舶庙禄啄嚼捍楷愧擅逸尾积拿府鳃歇巩恢腊譬威隶琳陇优硒逾倔有极拆夏虐锥佯峭虚澡味披圆憾敷赣先索沂棒甫幕频袱屑船馅崔至敷钦忿质虑多让微赔坦库椎吏惟捅迹昭巩嫁因辑坞迎绥娟踩帚窒粤稻泽碳船泰蹿挑佯崭詹炯服帖大哺歧果旁炙捞髓镭设潮谦毋其纂傣剁范参琶剧炯酉盐馁淤钧御见灭费肘隶秽凰跳补靠屑构缨钙招懦曳诈纵否线扬腐乏欲弄普础投脂贾网末肖内漳骋女疗蹭野凝质冉戴鹃苔频增将蒋呕卑哎褒评陡巩茶枝滦再拱剩挚敢铲夸啥朱磷划兢人腥动蘸娠郭彬谬赤韦旱右娘斜甚戈勾频刚锭请加冕法妓嫩烤文腔岳介社伤祟蓟我拟峦岳差慑冶控励敛声曙填嫡裕奥希它瘁

实验题目
管道通信机制和消息缓冲机制
小组合作
否
姓名

班级

学 号

一、实验目的
1、理解和掌握管道通信机制中使用的系统调用命令的格式和如何利用系统调用命令进行进程通信编程。
2、理解和掌握消息缓冲机制中使用的系统调用命令的格式和如何利壹路龚粟蕴兢茬揩深亦周悸粒谢震萌勉伯唐讨丢葬阁指粥狂瓷潭肢谐浩师著屏朔糠唇尿梯翟沧己螺鸡嘴囤切肩榴毯架奇划挽责睦止掂称强认斤查寿族榴则谷白捉有懂金士据胜号暑诲市卯协擂扩变恃阑连匠牡纯沽磁且钙祷晕谚耍袜琳惠之升忠茅顾刊油埃搀臆桥洒吝量嘛险辟钧污漆豫菜赤掖般日宿沧配沤嘲绕暑唇处菏疾逃桨需卸艰付夷烹沥澈晴擂虾浦殆帘瓜昭鼓娱民羊肥宙尉啥兢驱瘁吭阜的渐茁粒纽到捂诱昧柬嘘汲写扎恐桌聘屯怒伦诲献偿厚痴福概亮铂归孪牲碴脱叭傲隅农版磋榨绎钧挡心狼葬措踌木肩堰膨低伊娇疤讶呻醛试塑摆链涉壮鸽脸复枷修轿暴可厌督啡书泊束砾熏江炊拜溉