【问题标题】:blocking pipe, c, linux阻塞管道,c,linux
【发布时间】:2018-01-13 15:59:52
【问题描述】:

我有一个名为“消费者和生产者”的项目。 在其中,我的主程序创建给定数量的消费者和生产者 子进程,通过命令行参数 (./main number_of_producents number_of_consumers) 指定。 每个生产者生成随机数量的随机可打印字符,将它们写入特定于进程的文件和主进程指定的管道。每个消费者从主进程指定给它的管道中读取所有字符,并将它们写入自己的进程特定文件。主程序完成后,生产者文件中的字符组合数应与消费者文件中的字符组合数相同。

我对如何告知消费者产品停产有疑问。我试图通过让生产者每个人在他们的数据后写一个空字符来做到这一点,但这并不能解决我的问题,因为当我创建的生产者多于消费者时,并非所有产品都会被消费者读取(每个都完成它的当它读取一个空字符时工作)。另一方面,当消费者的数量大于生产者的数量时,一些消费者永远不会读取空字符,因此永远不会读完。

我认为我需要一种不同的机制来发出每个生产者数据结束的信号,但我不知道如何通知消费者管道结束。我读过一些关于fcntl 的文章,但我不知道如何在我的代码中使用它。

代码如下:

主要:

int n;
int i,w,x;
int pipeT[2];
if(pipe(potok) != 0) exit(EXIT_FAILURE);
printf("[MAIN] Creating %d producers!\n", atoi(argv[1]));
for(i = 0; i < atoi(argv[1]); i++) {
  switch(fork()) {
      case -1:
          exit(3);
          break;
      case 0:
          if((n = dup(pipeT[1])) == -1) exit(5);
          close(pipeT[0]);
          if((execl("./producer","producer", &n, NULL)) == -1) exit(4);
          break;
      default:
          break;
  }
}
printf("[MAIN] Creating %d consumers!\n", atoi(argv[2]));
for(i = 0; i < atoi(argv[2]); i++) {
  switch(fork()) {
      case -1:
          exit(3);
          break;
      case 0: //Proces potomny
          if((n = dup(pipeT[0])) == -1) exit(5);
          close(pipeT[1]);
          if((execl("./consumer","consumer", &n, NULL)) == -1) exit(4);
          break;
      default:
          break;
  }
}
close(pipeT[0]);
close(pipeT[1]);
for (i = 0; i < atoi(argv[1]) + atoi(argv[2]); i++) {
    w = wait(&x);
    if (w == -1) exit(6);
}

制作人

int main(int argc, char *argv[]) {
  srand(getpid());
    int k,t,n;
  n = *argv[1];
    char sign;
    char nameOfFile[20];
    sprintf(nameOfFile, "P/p_%d", getpid());
    FILE* f = fopen(nameOfFile, "w");
  if(f == NULL) exit (1);
    int i;
  int numberOfSigns = rand()%100;
    for(i = 0; i < numberOfSigns; i++) {
        sign = rand()%94 + 32;
    if (write(n, &sign, sizeof(char)) == -1) exit(EXIT_FAILURE);
        fprintf(f, "%c", sign);
    }
  sign = 0;
  write(n, &sign, sizeof(char));
    fclose(f);
    return 0;
}

消费者:

int main(int argc, char *argv[]) {
    char sign;
  char nameOfFile[20];
  int n = *argv[1];
    sprintf(nameOfFile, "K/k_%d", getpid());
    FILE* f = fopen(nameOfFile, "w");
  if(f == NULL) exit (1);
    do {
        if ((read(n, &sign, sizeof(char))) == -1) exit(EXIT_FAILURE);
        if(sign != 0) fprintf(f, "%c" , sign);
  } while(sign != 0);
    fclose(f);
    return 0;
}

如何向消费者发出数据结束的信号,以使其中的消费者读取所有数据并全部识别结束?

【问题讨论】:

  • 您知道传递给程序的参数是字符串(即以空字符结尾的字节字符串)吗?现在考虑如何通过execl 将描述符传递给生产者程序,以及生产者程序如何“解析”该参数。当然,消费者计划也存在同样的问题。
  • 作为绕过该问题的一种方法,请考虑生产者程序如何可能写入标准输出,而消费者程序如何通过标准输入读取生产者输出.
  • 你只有一根管子。从问题描述来看,我希望每个消费者都有自己的管道。如果一个消费者从管道中读取所有数据,那么下一个消费者将没有任何可读取的内容,因此您还不如只有一个消费者。
  • n=*argv[1]; ... read(n, ...) 几乎可以肯定不会达到您的预期。 (也就是说,你对它所做的事情的期望几乎肯定是错误的。)
  • 您没有关闭足够多的管道描述符。在您 dup 子项中的描述符之后,您应该关闭管道的 both 端。目前尚不清楚为什么要复制管道。如果管道从文件描述符 3 和 4 开始,则您的孩子都使用文件描述符 5。您在 execl() 调用中的 &amp;n 仅在小端(例如 Intel)计算机上巧合。在小端计算机上它会严重失败。它将 control-E 传递给孩子。 n = *argv[1]; 正确收集了该号码。这是对 C 的非常古怪的滥用。

标签: c linux pipe blocking


【解决方案1】:

你让这件事变得比需要的更难。

消费者识别数据结尾的自然方式是管道上的文件结尾。他们每个人都会以 read() 返回 0 的形式看到这一点,这将在管道的写入端的所有副本都关闭并且没有更多数据可供从中读取之后发生。由于消费者和生产者都共享同一个管道,这也将在消费者之间提供一些自然的数据平衡。

但是请注意,我说过必须关闭管道写入端的所有副本。这包括主程序中的副本,以及每个生产者和消费者中的副本。事实证明,您确实关闭了所有这些,但您依赖于终止生产者来关闭每个副本中的一个副本。这有点不干净,而且肯定是针对特定情况的。制作人在完成它们后明确关闭它们会更好。

此外,您的代码还存在一些其他问题和奇怪之处,其中包括:

  • 您对dup() 的使用毫无意义。由于无论如何您都将文件描述符编号传递给孩子,您也可以让他们使用原始的管道端文件描述符。在像您这样的情况下,dup()(或更好:dup2())的常用用法是使一个或多个 特定 文件描述符成为您正在复制的文件描述符的副本。例如,标准流的那些。请注意,如果您确实使用标准流,那么它们具有众所周知的文件描述符编号,因此您无需告诉孩子使用哪些 FD。

  • execl() 的参数和每个进程的argv 的元素都是指向字符串的指针,所以键入char *,以该类型的NULL 指针终止(这不计入argc)。您在 execl() 调用中指定了一些 int * 类型的指针,并且您的子进程假设它们接收该类型的指针。可能这恰好对您有用,但这是不正确的,因为结果是父母和孩子的行为都未定义。

【讨论】:

  • 我已按照您的指示纠正了所有错误。一切都很好:)。非常感谢您的帮助。
【解决方案2】:

您可能应该更加努力地思考如何解决这个问题。例如,如果其中一个生产者比其他生产者更早停止,那应该停止其中一个消费者吗?如果不是,那么生产者不应该向消费者发送代码,只有主程序应该关心他们已经终止。

我解决这个问题的方法是,消费者应该由主程序终止,而不是由生产者终止。最简单的方法是关闭管道的发送端。然后读取端将获得一个文件结尾,即 read() 返回的大小将为 0。

在您的代码中,这可能意味着

1) 不要从生产者那里发送 0

2) 让主程序等待所有生产者先终止,并在它们都终止时关闭管道(在等待消费者之前)

3) 当 read() 返回 0 时让消费者退出

(还要注意您的代码还有其他问题。例如,您不能通过 execl 传递指向整数的指针,只能传递字符串。)

【讨论】: