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1、1 .实验目的通过编写文件读写及上锁的程序，进一步熟悉Linux中文件I/O相关的应用开发，并且熟练掌握open ()、read ()、write ()、fcntl ()等函数的使用。2 .实验内容在Linux中FIFO (先进先出)是一种进程间的管道通信机制。本实验通过使用文件操 作，仿真FIFO结构以及生产者-消费者运行模型。3 .实验步骤(1)流程图该实验流程图如图所示(2)程序说明本实验需要打开两个虚拟终端，分别运行生产者程序( producer )和消费者程序(customer)。此时两个进程同时对同一个文件进行读写操作。因为这个文件是临界资源，所以可以使用文件锁机制保证两个进程对文
2、件的访问都是原子操作。先启动生产者进程，它负责创建仿真FIFO结构文件(实际是一个普通文件)并投入生产，就是按照给定的时间间隔，向FIFO文件写入自动生成的字符(在程序中用宏定义选择使用数字还是使用英文字符)，生产周期以及要生产的资源数通过参数传递给进程(默认生 产周期1S,要生产的资源数为10个字符)。后启动的消费者进程按照给定的数目进行消费，首先从文件中读取相应数目的字符并在屏幕显示，然后从文件中删除刚才消费过的数据。为了仿真 FIFO结构，此时需要使用两次 复制来实现文件内容的偏移。每次消费的资源数通过参数传递给进程，默认值为10个字符。(3)代码/* */int lock_set(in
3、t fd, int type)struct flock old_lock, lock;=SEEK_SET;|= 0；|= 0；|= type；|= -1;/*判断文件是否可以上锁*/fcntl(fd, F_GETLK, &lock);if != F_UNLCK) /*判断文件不能上锁的原因*/if = F_RDLCK) /*该文件已有读取锁 */printf(Read lock already set by %dn,;else if = F_WRLCK) /*该文件已有写入锁*/printf(Write lock already set by %dn,;/* l_type 可能已被F_GETL
4、K啰改过*/=type；/*根据不同的type值进行阻塞式上锁或解锁*/if (fcntl(fd, F_SETLKW, &lock) 0)printf(Lock failed:type = %dn,;return 1;switchcase F_RDLCK:printf(Read lock set by %dn, getpid();break;case F_WRLCK:printf(Write lock set by %dn, getpid();break;case F_UNLCK:printf(Release lock by %dn, getpid();return 1;break;defau
5、lt:break;/* end of switch */return 0;本实验中的生产者程序的源代码如下所示，其中用到的 lock_set()函数。/* */#include #include #include #include #include #include #define MAXLEN 10 /*缓冲区大小最大值 */#define ALPHABET 1 /*表示使用英文字符 */#define ALPHABET_STARTa /*头一个字符，可以用 A*/#define COUNT_OF_ALPHABET 26 /* 字母字符的个数 */#define DIGIT 2 /*表示使用
6、数字字符*/#define DIGIT_START 0 /*头一个字符 */#define COUNT_OF_DIGIT 10 /*数字字符的个数 */#define SIGN_TYPE ALPHABET /* 本实例选用英文字符*/const char *fifo_file = ./myfifo; /*仿真 FIFO文件名 */char buffMAXLEN; /* 缓冲区 */*功能：生产一个字符并写入到仿真FIFO文件中*/int product(void)int fd;unsigned int sign_type, sign_start, sign_count, size;static
7、 unsigned int counter = 0;/*打开仿真FIFO文件*/if (fd = open(fifo_file, O_CREAT|O_RDWR|O_APPEND, 0644) 0)printf(Open fifo file errorn);exit(1);sign_type = SIGN_TYPE;switch(sign_type)case ALPHABET:/* 英文字符 */sign_start = ALPHABET_START;sign_count = COUNT_OF_ALPHABET;break;case DIGIT:/*数字字符 */sign_start = DIG
8、IT_START;sign_count = COUNT_OF_DIGIT;break;default:return -1;/*end of switch*/sprintf(buff, %c, (sign_start + counter);counter = (counter + 1) % sign_count;lock_set(fd, F_WRLCK); /* 上写锁 */if (size = write(fd, buff, strlen(buff) 1)sscanf(argv1, %d, &time_step);if (argc 2)sscanf(argv2, %d, &time_life)
9、;while (time_life-)if (product。 0)break;sleep(time_step);exit(EXIT_SUCCESS);本实验中的消费者程序的源代码如下所示。/* */#include #include #include #include #define MAX_FILE_SIZE 100 * 1024 * 1024 /* 100M*/const char *fifo_file = ./myfifo; /*仿真 FIFO文件名 */const char *tmp_file = ./tmp; /*临时文件名 */*资源消费函数*/int customing(con
10、st char *myfifo, int need)int fd;char buff;int counter = 0;if (fd = open(myfifo, O_RDONLY) 0)printf(Function customing errorn);return -1;printf(Enjoy:);lseek(fd, SEEK_SET, 0);while (counter need)while (read(fd, &buff, 1) = 1) & (counter need)fputc(buff, stdout); /*消费就是在屏幕上简单的显示*/counter+; fputs(n, s
11、tdout);close(fd);return 0;/*功能：从sour_file 文件的0ffset偏移处开始将count字节大小的数据拷贝到 dest_file 文件 */int myfilecopy(const char *sour_file, const char *dest_file, int offset,int count, int copy_mode)int in_file, out_file;int counter = 0;char buff_unit;if (in_file = open(sour_file,O_RDONLY|O_NONBLOCK)0)printf(Func
12、tion myfilecopy error in source filen);return -1;if(out_file=open(dest_file,O_CREAT|O_RDWR|O_TRUNC|O_NONBLOCK, 0644) 0) printf(Function myfilecopy errorindestination file:);return -1;lseek(in_file, offset, SEEK_SET);while(read(in_file,&buff_unit,1)=1)&(countercount)write(out_file, &buff_unit, 1);cou
13、nter+;close(in_file);close(out_file);return 0;/*功能：实现FIFO消费者*/int custom(int need)int fd;/*对资源进彳T消费，need表示该消费的资源数目*/customingfifo_file, need);if (fd = open(fifo_file, O_RDWR) 1)/*第一个参数指定需要消费的资源数目，默认值为10 */sscanf(argv1, %d, &customer_capacity);if (customer_capacity 0)custom(customer_capacity);exit(EXIT_SUCCESS);4、实验结果此实验的运行结果如下所示。实验结果会和这两个进程运行的具体过程相关。终端一：# ./producer 1 15 /*生产周期为1S,需要生产的资源数为 20个*/Write lock set by 11867Release lock by 11867终端二：# ./customer 5 /*需要消费的资源数为 5个*/Enjoy : abcdeWrite lock set by 11879Release lock by 11879