多工序管道

Question

目前正在做一些家庭作业，并有一个困难的时间。其目标是生成10万个数字，并通过将工作划分为10个过程(每个进程10,000个数字)将它们全部相加。

我想我已经知道了如何分叉进程(希望如此)，但是使用管道()来传递来自每个子进程的小计是行不通的.下面的程序为每个子进程返回44901，对于正在运行的进程返回449010。

我正在努力奋斗，但我觉得这是一件简单的事情，我应该能够理解。

main()
{
    int i;
    pid_t pid;
    int status = 0;
    int fd[2];
    int runningTotal = 0;
    pipe(fd);

    int t;
    int r;

    for (i = 0; i < 10; i++) {
        pid = fork();
        if (pid == 0){
            close(fd[0]);
            t = ChildProcess();
            write(fd[1], &t, sizeof(t));
            exit(0);
        }
        close(fd[1]);
        read(fd[0], &r, sizeof(r));
        runningTotal = runningTotal + r;
        wait(&status);
    }

    printf("%i\n", runningTotal);
}

int ChildProcess() {
    int i;
    int total = 0;
    int r = 0;

    for (i = 0; i < 10000; i++) {
        r = rand() % 10; // 0 to 10
        total = total + r;
    }

    printf("%i\n", total);
    return total;
}

Answer 1

通常，我们会为每个子程序使用一个单独的管道，否则父进程就不可能知道它读取的数据来自哪个进程。我不认为在这个特殊的情况下这是什么问题，因为在这里，你实际上并不在乎。虽然这仍然让我有些畏缩，但我认为你确实可以用一根管子来完成这个特定的任务。

事实上，我认为你的问题根本不在于管道。是和rand()一起的。所有子进程都计算完全相同的(伪随机数)序列，因为它们都使用相同的(默认)种子。如果您想要生成不同的数字序列，那么您需要在每个子进程中调用srand()，在每个子进程中给出不同的种子。rand()将生成的数字序列完全由其起始的种子决定。

请注意，如果系统的随机数生成器是好的，那么所有由不同进程计算出来的总和都应该非常接近，并且与您报告的结果非常接近。这是统计中的中心极限定理的结果，但是你可以简单地把它看作是平衡小的结果的更大的结果。在计算剩余的mod 10时可能会产生轻微的偏差。

Answer 2

初步诊断

如果您关心的是这些子元素都生成相同的值，那么问题是它们都使用相同的随机序列，因为您没有在任何地方调用srand()。你需要把它叫做once per child，每个孩子都有一个不同的种子。

它并不是100%可靠的，但是您可能可以在每个子程序中使用srand(time(0) + getpid()); --甚至只是getpid()，因为这些值肯定是不同的。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>

int ChildProcess(void)
{
    int total = 0;
    srand(time(0) + getpid());

    for (int i = 0; i < 10000; i++)
    {
        int r = rand() % 10; // 0 to 9 (not 10).
        total = total + r;
    }

    printf("%i\n", total);
    return total;
}

进一步审查

实际上，仔细检查一下，还有另外一个问题。父进程在分叉第一个子进程之后关闭管道的写端，因此后续的子进程没有可用的文件描述符。读取的值将永远是第一个子代的值。所以，你需要做更认真的工作。

int main(void)
{
    int fd[2];
    pipe(fd);  // Missing error check

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        pid_t pid = fork();
        if (pid == 0){
            close(fd[0]);
            int t = ChildProcess();
            write(fd[1], &t, sizeof(t));  // Missing error check?
            exit(0);
        }
        // Print PID here?  Error check?
    }

    close(fd[1]);

    int r;
    int runningTotal = 0;
    while (read(fd[0], &r, sizeof(r)) > 0)  // Debugging opportunities here
        runningTotal = runningTotal + r;

    while (wait(0) > 0)  // Lots of debugging opportunities here
        ;

    printf("%i\n", runningTotal);
    return 0;
}

Answer 3

给定此代码：(摘自已发布代码)

for (i = 0; i < 10; i++) {
    pid = fork();
    if (pid == 0){
        close(fd[0]);
        t = ChildProcess();
        write(fd[1], &t, sizeof(t));
        exit(0);
    }
    close(fd[1]);
    read(fd[0], &r, sizeof(r));
    runningTotal = runningTotal + r;
    wait(&status);
}

有一个顺序问题。

当父级在循环的第一次迭代期间关闭fd1时，该文件描述符不会为循环的下一次迭代“神奇地”打开。

循环中父级的代码需要检查从调用read()返回的值，以确保操作成功。(在通过循环的第一次迭代之后，它可能没有成功，因此变量'r‘将保持不变。