操作系統第三次實驗報告——有名管道(FIFO)

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• 張櫻姿
• 201821121038
• 計算1812

1 實驗目的

• 掌握進程間通信管道的編程。

2 實驗內容

• 在服務器上用VIM編寫一個程序：創建一個命名管道，創建兩個進程分別對管道進行讀(read_fifo.c)和寫(write_fifo.c)。給出源代碼
• 給出運行結果，並分析

3 實驗報告

　　3.1 編寫寫管道程序（write_fifo.c）

#include<unistd.h>    //write,read,close,access
#include<string.h>    //memset
#include<errno.h>     //errno
#include<fcntl.h>     //open,O_WRONLY,O_RDONLY
#include<stdio.h>     //printf,sscanf
#include<stdlib.h>    //exit
#include<limits.h>    //PIPE_BUF

#define MYFIFO "/tmp/myfifo" //有名管道文件名
#define BUFES PIPE_BUF

int main(int argc,char * argv[])
{
    int fd,n;
    char buff[BUFES];
    
    if(argc <= 1)
    {
        exit(1);
    }
    sscanf(argv[1],"%s",buff);
    //以只寫阻塞方式打開FIFO管道
    fd = open(MYFIFO,O_WRONLY);
    if(fd==-1)
    {
        printf("Open fifo error\n");
        exit(1);
    }
    //向管道中寫入字符串
    if((n = write(fd,buff,BUFES))>0)
    {
        printf("Finish writing '%s' to FIFO\n",buff);
    }
    close(fd);
    exit(0);
}

　　3.2 編寫讀管道程序（read_fifo.c）

#include<unistd.h>    //write,read,close,access
#include<string.h>    //memset
#include<errno.h>     //errno
#include<fcntl.h>     //open,O_WRONLY,O_RDONLY
#include<stdio.h>     //printf,sscanf
#include<stdlib.h>    //exit
#include<limits.h>    //PIPE_BUF

#define MYFIFO "/tmp/myfifo" 
#define BUFES PIPE_BUF

int main()
{
    int fd,n;
    char buff[BUFES];
    //判斷有名管道是否已存在
    if(access(MYFIFO,F_OK)==-1)
    {    //若不存在，則創建可讀可寫的有名管道
        if((mkfifo(MYFIFO,0666)<0)&&(errno != EEXIST))
        {
            printf("Could't create fifo\n");
            exit(1);
        }
    }
    //以只讀阻塞方式打開有名管道
    fd = open(MYFIFO,O_RDONLY);
    if(fd==-1)
    {
        printf("Open fifo error\n");
        exit(1);
    }
    //不停讀取管道中的數據，如果沒用數據可讀，則一直處於阻塞狀態
    while(1)
    {
        memset(buff,0,sizeof(buff));
        if((n = read(fd,buff,BUFES))>0)
        {
            printf("Read '%s' from FIFO\n",buff);
        }
    }
    close(fd);
    exit(0);
}

　　3.3 運行結果及分析

　　　　為了能夠較好地觀察運行結果，將兩程序分別編譯后，把這兩個程序分別在兩個終端里運行，在這里首先啟動讀管道程序。讀管道進程在建立管道后就開始循環地從管道里讀出內容，如果沒有數據可讀，則一直阻塞到寫管道進程向管道寫入數據。在啟動了寫管道程序后，讀進程能夠從管道里讀出用戶的輸入內容，程序運行結果如下：

 　　　　分析：

　　　　①對於讀進程：

　　　　· 若該管道是阻塞打開，且當前FIFO內無數據，則對讀進程而言一直阻塞到有數據寫入。

　　　　· 若該管道是非阻塞打開，則不論FIFO內是否有數據，都進程都會立即執行讀操作。也就是說若FIFO內無數據，那么讀程序將立馬返回0。

　　　　此處使用的是阻塞方式。

　　　　②對於寫進程：

　　　　· 若該管道是阻塞打開，則寫進程將一直阻塞到有數據寫入。

　　　　· 若該管道是非阻塞打開而不能寫入全部數據，則對讀進程而言只能進行部分寫入或者調用失敗。

 　　　　　③管道模式：

　　　　· O_RDONLY:讀管道。

　　　　· O_WRONLY:寫管道。

　　　　· O_RDWR:讀寫管道。

　　　　· O_NONBLOCK:非阻塞。

　　　　· O_CREAT:如果該文件不存在，就創建一個新的文件，並使用第3個參數為其設置權限。

　　　　· O_EXCL:測試文件是否存在。如果使用O_CREAT|O_CREAT時文件存在，那么將返回出錯：errno == EEXIST。

　　3.4 創建兩個有名管道實現聊天程序

　　服務器端程序：

/*Server.c*/
#include<unistd.h>    
#include<string.h>    
#include<errno.h>   
#include<fcntl.h>    
#include<stdio.h>    
#include<stdlib.h>    
#include<limits.h>    

#define WRITE_FIFO "/tmp/readfifo" 
#define READ_FIFO "/tmp/writefifo" 
#define BUFES PIPE_BUF

int main(int argc,char * argv[])
{
    int wfd,rfd,n;
    char buff[BUFES],readbuff[BUFES];
    //創建管道WRITE_FIFO
    mkfifo(WRITE_FIFO, S_IFIFO|0666);
    //以只讀阻塞方式打開FIFO管道
    rfd = open(READ_FIFO,O_RDONLY);
    //以只寫阻塞方式打開FIFO管道
    wfd = open(WRITE_FIFO,O_WRONLY);
    //不停讀取管道中的數據，如果沒用數據可讀，則一直處於阻塞狀態
    while(1){
        memset(readbuff,0,sizeof(readbuff));
        if((n = read(rfd,readbuff,BUFES))>0)
        {
            readbuff[BUFES] = '\0';
            printf("Client: %s\n",readbuff);
        }
        memset(buff,0,sizeof(buff));
        printf("Server: ");
        fgets(buff, BUFES, stdin);
        buff[strlen(buff)-1] = '\0';

        write(wfd,buff,strlen(buff));
    }
    close(wfd);
    close(rfd);
    exit(0);
}

　　客戶端程序：

/*Client.c*/
#include<unistd.h>    
#include<string.h>    
#include<errno.h>   
#include<fcntl.h>    
#include<stdio.h>    
#include<stdlib.h>    
#include<limits.h>    

#define WRITE_FIFO "/tmp/writefifo" 
#define READ_FIFO "/tmp/readfifo" 
#define BUFES PIPE_BUF

int main(int argc,char * argv[])
{
    int wfd,rfd,n;
    char buff[BUFES],readbuff[BUFES];
    //創建管道READ_FIFO
    mkfifo(WRITE_FIFO, S_IFIFO|0666);    
    //以只寫阻塞方式打開FIFO管道
    wfd = open(WRITE_FIFO,O_WRONLY);
    //以只讀阻塞方式打開FIFO管道
    rfd = open(READ_FIFO,O_RDONLY);
    //不停讀取管道中的數據，如果沒用數據可讀，則一直處於阻塞狀態
    while(1)
    {    
        memset(buff,0,sizeof(buff));
        printf("Client: ");
        fgets(buff, BUFES, stdin);
        buff[strlen(buff)-1] = '\0';

        write(wfd,buff,strlen(buff));
        memset(readbuff,0,sizeof(readbuff));
        if((n = read(rfd,readbuff,BUFES))>0)
        {
            printf("Server: %s\n",readbuff);
        }
    }
    close(wfd);
    close(rfd);
    exit(0);
}

　　3.5 運行效果及分析

 　　分析：在這里首先啟動客戶端程序，再啟動服務器端程序。客戶端在建立管道后，首先寫入數據到管道中，接着數據傳遞到服務器端，然后服務器端將數據寫入管道中，再傳遞到客戶端，如此往復循環。如果沒有數據可讀，則一直阻塞到寫管道進程向管道寫入數據。

4 References

• https://blog.csdn.net/ccskyer/article/details/24989961
• https://blog.csdn.net/MONKEY_D_MENG/article/details/5570468
• https://blog.csdn.net/CSDN_LQR/article/details/52170717