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实验三进程的管道通信一、实验目的（1）了解什么是管道（2）熟悉UNIX/LINUX支持的管道通信方式二、实验学时4学时三、实验内容编写程序实现进程的管道通信。用系统调用pipe()建立一管道，二个子进程P1和P2分别向管道各写一句话：Child1issendingamessage!Child2issendingamessage!父进程从管道中读出二个来自子进程的信息并显示（要求先接收P1，后P2）。四、实验指导一、什么是管道UNIX系统在OS的发展上，最重要的贡献之一便是该系统首创了管道（pipe）。这也是UNIX系统的一大特色。所谓管道，是指能够连接一个写进程和一个读进程的、并允许它们以生产者—消费者方式进行通信的一个共享文件，又称为pipe文件。由写进程从管道的写入端（句柄1）将数据写入管道，而读进程则从管道的读出端（句柄0）读出数据。句柄fd[0]句柄fd[1]读出端写入端二、管道的类型：1、有名管道一个可以在文件系统中长期存在的、具有路径名的文件。用系统调用mknod()建立。它克服无名管道使用上的局限性，可让更多的进程也能利用管道进行通信。因而其它进程可以知道它的存在，并能利用路径名来访问该文件。对有名管道的访问方式与访问其他文件一样，需先用open()打开。2、无名管道一个临时文件。利用pipe()建立起来的无名文件（无路径名）。只用该系统调用所返回的文件描述符来标识该文件，故只有调用pipe()的进程及其子孙进程才能识别此文件描述符，才能利用该文件（管道）进行通信。当这些进程不再使用此管道时，核心收回其索引结点。二种管道的读写方式是相同的，本文只讲无名管道。3、pipe文件的建立分配磁盘和内存索引结点、为读进程分配文件表项、为写进程分配文件表项、分配用户文件描述符4、读/写进程互斥内核为地址设置一个读指针和一个写指针，按先进先出顺序读、写。为使读、写进程互斥地访问pipe文件，需使各进程互斥地访问pipe文件索引结点中的直接地址项。因此，每次进程在访问pipe文件前，都需检查该索引文件是否已被上锁。若是，进程便睡眠等待，否则，将其上,锁，进行读/写。操作结束后解锁，并唤醒因该索引结点上锁而睡眠的进程。三、所涉及的系统调用1、pipe()建立一无名管道。系统调用格式pipe(filedes)参数定义intpipe(filedes);intfiledes[2];其中，filedes[1]是写入端，filedes[0]是读出端。该函数使用头文件如下：#includeunistd.h#inlcudesignal.h#includestdio.h2、read()系统调用格式read(fd,buf,nbyte)功能：从fd所指示的文件中读出nbyte个字节的数据，并将它们送至由指针buf所指示的缓冲区中。如该文件被加锁，等待，直到锁打开为止。参数定义intread(fd,buf,nbyte);intfd;char*buf;unsignednbyte;3、write()系统调用格式read(fd,buf,nbyte)功能：把nbyte个字节的数据，从buf所指向的缓冲区写到由fd所指向的文件中。如文件加锁，暂停写入，直至开锁。参数定义同read()。四、参考程序#includeunistd.h#includesignal.h#includestdio.hintpid1,pid2;main(){intfd[2];charoutpipe[100],inpipe[100];pipe(fd);/*创建一个管道*/while((pid1=fork())==-1);if(pid1==0){lockf(fd[1],1,0);sprintf(outpipe,child1processissendingmessage!);/*把串放入数组outpipe中*/write(fd[1],outpipe,50);/*向管道写长为50字节的串*/sleep(5);/*自我阻塞5秒*/lockf(fd[1],0,0);exit(0);}else{while((pid2=fork())==-1);if(pid2==0){lockf(fd[1],1,0);/*互斥*/sprintf(outpipe,child2processissendingmessage!);write(fd[1],outpipe,50);sleep(5);lockf(fd[1],0,0);exit(0);}else{wait(0);/*同步*/read(fd[0],inpipe,50);/*从管道中读长为50字节的串*/printf(%s/n,inpipe);wait(0);read(fd[0],inpipe,50);printf(%s/n,inpipe);exit(0);}}}五、运行结果延迟5秒后显示child1processissendingmessage!再延迟5秒child2processissendingmessage!实验四进程间通信一、实验目的Linux系统的进程通信机构(IPC)允许在任意进程间大批量地交换数据。本实验的目的是了解和熟悉Linux支持的消息通讯机制及信息量机制。二、实验学时4学时三、实验内容利用msgget()、msgsnd()、msgrcv()、msgctl()等系统调用编写两个程序client.c和server.c，分别用于消息的发送和接收。server建立一个key为75的消息队列，等待其它进程发来的消息。当遇到类型为1的消息，则作为结束信号，取消该队列，并退出server。server每接收到一个消息后显示一句“(server)received”。client使用key为75的消息队列，先后发送类型从10到1的消息，然后退出。最后一个消息，即是server端需要的结束信号。client每发送一条消息后显示一句“(client)sent”。四、实验要求阅读Linux系统的msg.c、sem.c和shm.c等源码文件，熟悉Linux的三种机制。五、实验步骤利用msgget()、msgsnd()、msgrcv()、msgctl()等系统调用编写两个程序client.c和server.c，分别用于消息的发送和接收。server建立一个key为75的消息队列，等待其它进程发来的消息。当遇到类型为1的消息，则作为结束信号，取消该队列，并退出server。server每接收到一个消息后显示一句“(server)received”。client使用key为75的消息队列，先后发送类型从10到1的消息，然后退出。最后一个消息，即是server端需要的结束信号。client每发送一条消息后显示一句“(client)sent”。server.c参考程序如下：#includestdio.h#includestdlib.h#includesys/types.h#includesys/msg.h#includesys/ipc.h#defineMSGKEY75structmsgform{longmtype;charmtext[1000];}msg;intmsgqid;voidserver(){msgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT);/*创建75#消息队列*/do{msgrcv(msgqid,&msg,1030,0,0);/*接收消息*/printf((server)received\n);}while(msg.mtype!=1);msgctl(msgqid,IPC_RMID,0);/*删除消息队列，归还资源*/exit(0);}main(){server();}client.c参考程序如下：#includestdio.h#includestdlib.h#includesys/types.h#includesys/msg.h#includesys/ipc.h#defineMSGKEY75structmsgform{longmtype;charmtext[1000];}msg;intmsgqid;voidclient(){inti;msgqid=msgget(MSGKEY,0777);/*打开75#消息队列*/for(i=10;i=1;i--){msg.mtype=i;printf((client)sent\n);msgsnd(msgqid,&msg,1024,0);/*发送消息*/}exit(0);}main(){client();}将上述两个程序分别编译为server和client，并按以下方式执行：./server&ipcs–q./clientClient和server分别发送和接收了10条消息。观察运行结果，注意发送方发送消息和接收方接收消息的顺序。涉及到的系统调用：1、msgget()系统调用格式intmsgget(key_tkey,intmsgflg);功能：获取与某个键关联的消息队列标识。消息队列被建立的情况有两种：（1）如果键的值是IPC_PRIVATE。（2）或者键的值不是IPC_PRIVATE，并且键所对应的消息队列不存在，同时标志中指定IPC_CREAT。参数定义key：消息队列关联的键。msgflg：消息队列的建立标志和存取权限。返回说明：成功执行时，返回消息队列标识值。失败返回-1，errno被设为以下的某个值：EACCES：指定的消息队列已存在，但调用进程没有权限访问它，而且不拥有CAP_IPC_OWNER权限EEXIST：key指定的消息队列已存在，而msgflg中同时指定IPC_CREAT和IPC_EXCL标志ENOENT：key指定的消息队列不存在同时msgflg中不指定IPC_CREAT标志ENOMEM：需要建立消息队列，但内存不足ENOSPC：需要建立消息队列，但已达到系统的限制该函数使用头文件如下：#includesys/types.h#includesys/msg.h#includesys/ipc.h2、msgsnd()和msgrcv()系统调用格式intmsgsnd(intmsqid,constvoid*msgp,size_tmsgsz,intmsgflg);ssize_tmsgrcv(intmsqid,void*msgp,size_tmsgsz,longmsgtyp,intmsgflg);功能：在消息队列上进行收发消息。为了发送消息，调用进程对消息队列必须有写权限。接收消息时必须有读权限。参数定义msqid：消息队列的识别码。msgp：指向消息缓冲区的指针，此位置用来暂时存储发送和接收的消息，是一个用户可定义的通用结构，形态如下structmsgbuf{longmtype;/*消息类型，必须0*/charmtext[100];/*消息文本*/};msgsz：消息的大小。msgtyp：从消息队列内读取的消息形态。如果值为零，则表示消息队列中的所有消息都会被读取。msgflg：用来指明核心程序在队列没有数据的情况下所应采取的行动。如果msgflg和常数IPC_NOWAIT合用，则在msgsnd()执行时若是消息队列已满，则msgsnd()将不会阻塞，而会立即返回-1，如果执行的是msgrcv()，则在消息队列呈空时，不做等待马上返回-1，并设定错误码为ENOMSG。当msgflg为0时，msgsnd()及msgrcv()在队列呈满或呈空的情形时，采取阻塞等待的处理模式。该函数使用头文件如下：#includesys/types.h#includesys/msg.h#includesys/ipc.h返回说明：成功执行时，msgsnd()返回0，msgrcv()返回拷贝到mtext数组的实际字节数。失败两者都返回-1，errno被设为以下的某个值：[对于msgsnd]EACCES：调用进程在消息队列上没有写权限，同时没有CAP_IPC_OWNER权限EAGAIN：由于消息队列的msg_qbytes的限制和