河南城建学院操作系统进程通信课程设计报告书

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1、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2011年12月30日本设计是基于课程中学到的UNIX系统调用，使用操作系统环境是Red Hat Lin ux 9 ,言语开发环境是 Linux的GNU C或C+。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

2、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代码等。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

3、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 61、 实现管道通信 .62、 命名管道设计 .8六、调 试 与测 试 方.12七、执析行结果及.13八、单源程序14九、会心得19十、献参考19系统开发环境Windows Xp系统、和虚拟机上运行的Red Hat Lin ux 9 系统运行环境。、设计目的1、进一步了解什么是进程，以及创建进程的方式。2、实现UNIX/

4、LINUX系统环境下的进程通信方式。3、熟练掌握C/S中的管道通信机制。4、开辟一个共享区，实现进程共享资源，互相通信三、设计题目及要求利用UNIX系统提供的进程通信机制实现通信以及共享内存区的实现(1)共享存储区的创建，附接和断接使用系统调用shmget() , shmat() , msgdt() , shmctl()，编制一长度为1K的消息发送 和接收的程序。1) 为了便于操作和观察结果，用一个程序作为“引子”，先后fork()两个子进程，SERVER 和CLIENT，进行通信。SERVED CLIENT也可分别为2个各自独立的程序。2) SERVE喘建立一个Key为375的共享区，并将第

5、一个字节置为-1，作为数据空的标 志，等待其他进程发来的消息。当该字节的值发生变化时，表示收到了信息，并进行处理。然后再次把它的值设为-1。如果遇到的值为0,则视为结束信号，取消该队列，并退出SERVER SERVE海接收到一次数据后显示“(server)received ”。3) CLIENT端建立一个 Key为375的共享区，当共享取得第一个字节为-1时，SERVER端空闲，可发送请求。CLIENT随即填入9到0。期间等待Server端的再次空闲。进行完这些操作后，CLIENT退出。CLIENT每发送一次数据后显示“ (clie nt)se nt”。4) 父进程在SERVED CLIENT

6、均退出后结束。(2)功能扩展：在sever端创建一个服务函数，从而形成C/S通讯模式要求SERVER!接收到一次数据后不仅仅显示“ (server)received ”，而是做一些其它事情，比如读取或查询某个文件等。此功能可由设计者自己定义。四、总体设计1.i nt fork() 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2.i nt shmget(key,size,shmflg|IPC_CREAT)头文件：#in clude#in clude参数定义：key:为申请共享内存的标示

7、符； size :为申请共享内存的大小； shmflg:用户设置的标识或访问方式，与消息缓冲shmget中的含义相同，这实验中可以使用 0777|IPC_CREAT,表示任意进程可读可写。IPC_CREAT当shmflg&IPC_CREAT为真时，如果内核中不存在键值与key相等的共性内存，则新建一个共享内存；如果存在这样的共享内存，返回此共享内存的标识符。利用此系统调用在内存中开辟一块共享区。用法： int shmget()返回值为开辟出来共享内存的标号。3.void *shmat(i nt shmid,c onst void *shmaddr,i nt shmflg) 头文件：#in cl

8、ude#in clude参数定义：shmid:表示申请共享内存空间的标示符。直接指定为NULL让内核自己决定shmaddr:指定共享内存出现在进程内存地址什么位置， 个合适的位置shmflg:SHM_RDONLY为只读模式，其他为读写模式。返回值为共享内存的首地址。4.i nt shmctl(i nt shmid,i nt cmd,strucr shmid_ds *buf) 头文件：#in clude#in clude参数定义：Shmid:共享内存标识符。i=fork()Cellnumber文件信息i=0ChioiceNClie nt()总体流程图1五、详细设计1.主函数int mai n()

9、int choice；char ch 520;display。；doprin tf(请选择一项功能项：n);sca nf(%d,&choice);fflush(stdi n);while(choice!=1 &choice!=2&choice!=3&choice!=4)printf(输入有误，请重新输入:n);sca nf(%d,&choice);fflush(stdi n);if(choice=4)return 0;elsewhile(i=fork()=_1);if(!i)server(ch);elsewhile (i=fork()=-1);if(!i)clie nt(choice);wai

10、t(0);wait(0);while(choice!=4);return 0;2.菜单显示void display()printf(n);int i;for(i=1;imakr=-1;while(addr1-makr=-1);if(addr1-makr=1)c=fgetc(fp);int i=0;while (!feof(fp)if(c=n)numberi=0;i=-1;if(!strcmp( nu mber,addr1-ch):n);printf(”号码已经占用，请重新选择一个return ;elsenu mberi=c;c=fgetc(fp);+i；printf(手机号码已选定，请缴费 1

11、00元:n);addr1-makr=-1;while(addr1-makr=-1);if(addr1-makr=2)printf(交易完成，祝您愉快！n);shmctl(shmid1,IPC_RMID,0);if(*addr=2)shmid2=shmget(CLIENTTWO,1024,0777|IPC_CREAT);addr2=shmat(shmid2,0,0);printf(”请输入您的手机号码：n);addr2-makr=-1;while(addr2-makr=-1);if(addr2-makr=1)printf(Input Your Payroll:n);addr2-makr=-1;w

12、hile(addr2-makr=-1);if(addr2-makr=2)printf(充值完成！ n);shmctl(shmid2,IPC_RMID,0);if(*addr=3) shmid3=shmget(CLIENTTHREE,1024,0777|IPC_CREAT);addr3=shmat(shmid3,0,0);printf(请输入您的身份证号：n);addr3-makr=-1;while(addr3-makr=-1);if(addr3-makr=1)printf(”请输入您的手机号码:n);addr3-makr=-1;while(addr3-makr=-1);if(addr3-mak

13、r=2)printf(”办理完成，祝您愉快！n);shmctl(shmid3,IPC_RMID,0);shmctl(shmid,IPC_RMID,0);clie nt(i nt choice)int shmid1,shmid2,shmid3;int payroll;char ch120,ch250;shmid=shmget(SHMKEY,1024,0777|IPC_CREAT);addr=shmat(shmid,O,O);while(*addr!=-1);if(choice=1)*addr=1;shmid仁shmget(CLIENTONE,1024,0777|IPC_CREAT); addr1

14、=shmat(shmid1,0,0);while(addr1-makr!=-1);scan f(%s,addr1-ch);addr1-makr=1;while(addr1-makr!=-1);printf(已缴费 100 元!n”);addr1-makr=2;if(choice=2)*addr=2;shmid2=shmget(CLIENTTWO,1024,0777|IPC_CREAT); addr2=shmat(shmid2,0,0);while(addr2-makr!=-1);scan f(%s,ch1);addr2-makr=1;while(addr2-makr!=-1);sca nf(%

15、d,&payroll);addr2-makr=2;if(choice=3)*addr=3;shmid3=shmget(CLIENTTHREE,1024,0777|IPC_CREAT); addr3=shmat(shmid3,0,0);while(addr3-makr!=-1); scan f(%s,ch1); addr3-makr=1;while(addr3-makr!=-1); scan f(%s,ch2); addr3-makr=2;六、调试与测试任务一编译方法：编译：cc liulo ng.c执行：./a.out任务二编译方法是：编译：cc - o fifo_svr fifo_srv.c

16、cc - o fifo_clt fifo_client.c执行：先启动server端程序，方法为：./fifo_svr再换一个终端运行clie nt端，方法是：./fifo_clt运行时，client只运行一次就将退出，而server端作为服务器仍将继续运行，你再次启动client 来请求服务。七、执行结果及分析任务一运行结果 正常：管道实现通信任务二运行结果 出现错误如下：服务器运行起初正常， 然后当与客户端建立通信时由于客户端程序出错，导致整个通信出现错误。rcxitkxjiUMJsL文件 擒辑査右般？坯端口？rooLloca Itio s I roo LI cc 一o f i fo_sv

17、r f i fo _svr xC rontlnca llho I roo t # /f i fo svrikfiffl CKJ Ndw See & s ion! r in i t ing comicc I ion . jpcii Jiy_f i fo CK!_bu ff=023&402140004720rirp F F( i s - server 0234”3站c i ltd tc f in i Rh La Ik in耳 si ih se rvp r.02364! jpn iry_f i fo CK!Ijrp_F I Pt ie: se ever .U236412564?:e i led to

18、 finish m Ik inf wi th se rve r,0234!由客户端引起的服务器程序运行出现错误当服务器输送文件时，打开服务器出现错误继续结果一样:72 ru：?l 空件（ 券辑（型 S（V） 终箱CD 转到（鱼 帝助3 r uotMoca Itioiit i oo rff rc -u f i fo_c IL f ifu_t 11 .c rootloca Ihot root* ,/fifo_elt（）e rry_f i io tK!Se nd _f i I 5 serre r . 02liB4open server.023G斗 Error Irootlao llnst root*

19、客户端程序运行出现错误服务器等待通信连接:1WH创ocaltkjii 匕丈申日 编辑 査和里 终端 转到（也 档肋凹 rootlocaIhosI root# cc -o f i fo_s vr f i fo_svr.qrdut Allies lho& root# ./f ifo_svrirk i ii to CK!A Seess ion ! Im va it ing conjiecl ion.服务器程序正常运行八、源程序清单#in elude #in elude #i nclude int pid1,pid2;mai n()int fd2;char outpipe100,i npipe100;

20、pipe(fd);while (pid1=fork( )=_1);if(pid1=0)lockf(fd1,1,0);spri ntf(outpipe,child 1 process is sending message!);write(fd1,outpipe,50);sleep(5);lockf(fd1,0,0);exit(0);elsewhile(pid2=fork( )=-1);if(pid2=0)lockf(fd1,1,0);spri ntf(outpipe,child 2 process is sending message!);write(fd1,outpipe,50);sleep(

21、5);lockf(fd1,0,0);exit(O);elsewait(O);read(fdO,i npipe,50);prin tf(%sn,i npipe);wait(0);read(fd0,i npipe,50);prin tf(%sn,i npipe); exit(0);头文件：#defi ne my_fifo my_fifo#defi ne file _n ame server.客户端程序：#in clude#in clude#in clude#in cludefifo_hd.hmain (i nt argc,char *argv)int fd1,fd2,pid,pid1;charmy

22、_buf1OO;charmy_fil100;charmy1buf1OO;if(fd 仁ope n(my_fifo,1)=-1)fprin tf(stderr,Ope n well_k nown FIFO for readi nd Error!n);exit(-1);fprintf(stderr,Open %s 0K!n,my_fifo);pid=getpid();spri ntf(my_buf,%5.5d%6.6d%7.7d,pid,pid*10,pid*20);if(write(fd1,my_buf,20)!=0)strcpy(my_fil,file_ name);strn cat(my_f

23、il,my_buf,5);fprin tf(stderr,Se nd_fil: %sn,my_fil);sleep(2);if(fd2=ope n(my_fil,2)=-1)fprin tf(stderr,ope n %s Error!n,my_fil);close(fd1);exit(-2);fprintf(stderr,open %s OK!n,my_fil);if(read(fd2,my1buf,5)!=0)my1buf5=0;fprin tf(stderr,Read from my_buf:%s!ntmy1buf:%s,my_buf,my1buf);if(str ncmp(my_buf

24、,my1buf,5)!=0)fprin tf(stderr,Differe nt occurs!n);strcpy(my_buf,0000000000);write(fd2,my_buf,5);/sleep (5);close(fd2);close(fd1);服务器程序：#in clude#in clude#in clude#in clude#in cludefifo_hd.hvoidtermi nate();int well_k nown _id,tmp_id;chartmp_fil1OO;main (i nt argc,char *argv)int fd1,fd2;pid_tpid;cha

25、rmy_buf100,my_fil100,my_tmp100;spri ntf(my_buf,rm -f %s /dev/n ull,my_fifo);system(my_buf); /do shell cmd rm -f my_fifo /dev/ null well_k nownd=tmpd=-1;sig nal(SIGINT,termi nate); if(mkfifo(my_fifo,S_IRWXU|S_IRWXG|S_IRWXO)=-1) fprintf(stderr,Create Well_known FIOF Error!n); exit(-1);fprin tf(stderr,

26、mkfifo OK!n);fprin tf(stderr,A New Seessi on! Im wait ing connection .n); Ioop1:if(fd 仁ope n(my_fifo,0)=-1)fprin tf(stderr,Ope n well_k nown FIFO for readi nd Error!n); un li nk(my_fifo);exit(-2);well_k nownd=fd1;tmp_id=-1;fprin tf(stderr,open my_fifo OK!n); if(read(fd1,my_buf,20)!=0)fprin tf(stderr

27、,My_buff=%sn,my_buf); strcpy(my_fil,file_ name);strn cat(my_fil,my_buf,5);strcpy(tmp_fil,my_fil);if(pid=fork()!=0)close(fd1);wait();goto loop1;fprin tf(stderr,Tmp_FIFO is: %s|n,my_fil); if(mkfifo(my_fil,S_IRWXU|S_IRWXG|S_IRWXO)=-1)fprin tf(stderr,Create my_fil:%s FIFO Error!n,my_fil); exit(-1);/syst

28、em(ls server*);if(fd2=ope n(my_fil,2)=-1)fprintf(stderr,Open %s Error!:%dn,my_fil,fd2); close(fd1);un li nk(my_fifo);exit(-3);tmp_id=fd2; if(write(fd2,my_buf,5)!=5) fprin tf(stderr,Write %s Error! n,my_fil); close(fd2); close(fdl); un li nk(my_fil);unlin k(my_fifo);exit(-4);sleep(1);if(read(fd2,my_t

29、mp,5)!=5)fprin tf(stderr,read %s Error!n,my_fil);close(fd2); close(fdl);un li nk(my_fil);unlin k(my_fifo);exit(-5);else if(strncmp(my_tmp,00000,5)!=0)close(fd2); close(fdl);fprintf(stderr,Filed to finish talking with %s!n,my_fil); unlin k(my_fil);exit(-1);goto loopl;elseclose(fd2); close(fdl);fprint

30、f(stderr,OK to talking with %s!n,my_fil);unlin k(my_fil);un li nk(my_fifo);exit(0);void termi nate()if(well_k nownd!=-1)close(well_k nown_i d); un li nk(my_fifo);if(tmp_id!=-1)close(tmp_id);u nli nk(tmp_fil);fprin tf(stderr,The Server Program stoped by Sig nal:SIGINT!n); exit(0);九、心得体会此次课程设计一管道通信， 让

31、我实实在在地锻炼了自己的动手能力，基本操作以熟练掌握。设计中地任务一比较简单， 只是设计一个程序实现管道通信，通过查资料可以顺利完成；但是任务二一命名管道设计， 涉及到了头文件、 服务器程序和客户端程序，三者要在同一台计算机中，两个不同的终端上实现通信。服务器程序设计操作中没有出现什么问题，但是在连接客户端程序时， 客户端程序出错，编译出现错误，导致通信出现错误。通过向老师请教和同学询问，基本有些了解，但还是出现一些解决不了的问题，还需要多加联系然后多查资料，认真克服困难。通过这次课程设计， 我感觉到了，编程还是很有趣的一件事情，这次设计充分锻炼了我的动手能力，思维能力，设计能力，更重要的是合作精神，大家基础都有点差，但可以主动 找不足，主动查询资料，询问同学和请教老师，充分体现了新时代新青年的团结和探索精神。20072006十、参考文献1汤小丹，梁红兵编著计算机操作系统（第三版）西安电子科技大学出版社，2、 严蔚敏，吴伟民编著数据结构（C语言版）清华大学出版社，20073、张尧学，史美林，张高编著计算机操作系统教程（第3版）清华大学出版社,