生产者消费者实验报告.doc

操作系统实验报告 2012年 11月 12日 学 号 1008114108 1008114120 姓 名 宋芳芳 王林燕 时 间 11月12日 专 业 计算机科学与技术 班 级 计科二班 实验题目： 生产者-消费者问题的实现 实验目的： 1．熟悉临界资源、信号量及 PV 操作的定义与物理意义； 2．了解进程通信的方法； 3．掌握进程互斥与进程同步的相关知识； 4．掌握用信号量机制解决进程之间的同步与互斥问题； 5．实现生产者－消费者问题，深刻理解进程同步问题。 实验内容与步骤： 实验内容： 说明：有界缓冲区内设有5个存储单元,放入/取出的数据项设定为1-5这5个 整型数。 实验要求：(1)实现生产者消费者问题模拟，显示每次添加和读取数据时缓冲区的状态， 生产者和消费者用进程模拟，缓冲区用共享内存来实现。每个生产者和消费者对有界 缓冲区进行操作后,即时显示有界缓冲区的全部内容,当前指针位置和生产者/消 费者线程的标识符。 Buffer（共享内存） 生产者进程 消费者进程 (2)一个大小为5的缓冲区，初始为空； 1个生产者：随机等待一段时间，往缓冲区添加数据，若缓冲区已满，等待消费者取走 数据后再添加，重复5次。 1个消费者：随机等待一段时间，从缓冲区读取数据，若缓冲区为空，等待生产者添加 数据后再读取，重复5次。 实验原理：(1) 通过一个有界缓冲区把生产者消费者联系起来。假定生产者消 费者的优先级是相同的，只要缓冲区未满，生产者就可以生产产品并将产品送 入缓冲区。类似地，只要缓冲区未空，消费者就可以从缓冲区中取走产品。应 该禁止生产者向满的缓冲区送入产品，同时也应该禁止消费者从空的缓冲区中 取出产品，这一机制有生产者线程和消费者线程之间的互斥关系来实现。生产 者和消费者两进程P和C之间应满足下列两个同步条件： ① 只有在缓冲池中 至少有一个缓冲区已存入消息后，消费者才能从中提取信息，否则消费者必须 等待。 ② 只有缓冲池中至少有一个缓冲区是空时，生产者才能把消息放入缓 冲区，否则生产者必须等待。 为了满足第一个同步条件，设置一个同步信号量 full，它代表的资源是缓冲区满，它的初始值为0，它的值为n==5时整个缓冲 池满。这个资源是消费者进程所有，消费者进程可以申请该资源，对它施加P 操作，生产者进程P对它施加V操作。为了满足第二个同步条件，设置另一个 同步信号量empty，它代表的资源是缓冲空区，它的初始值为n，表示缓冲池中 所有缓冲区空。信号量full表示可用缓冲区数量，信号量empty表示缓冲区数 量，设置整型变量：存入指针in和取出指针out。 (2)设置两个资源信号量，其中一个表示空缓冲区的数目，用g_hFullSemaphore 表示，其初始值为有界缓冲区的大小SIZE_OF_BUFFER；另一个表示缓冲区中 产品的数目，用g_hEmptySemaphore表示，其初始值为0.另外，由于有界缓冲 区是一个临界资源，必须互斥使用，所以还需要在设置一个互斥信号量Mutex， 初始值为1. (3)程序中各主要函数的功能如下： 生成信号量：int sem_creat(key_t key, int value) 删除信号量：void del_sem(int semid) p操作 int p(int semid) { struct sembuf sops={0, -1, SEM_UNDO}; return (semop(semid, sops, 1)); } v操作 int v(int semid) { struct sembuf sops={0, +1, SEM_UNDO}; return (semop(semid, sops, 1)); } 生产者执行的代码：void producer(key_t keyFull, key_t keyEmpty,key_t keymutex) 消费者执行的代码：void consumer(int full, int empty,int mutex) 实验步骤： 打开Unix系统，新建Pro.c文件，存入根目录root。 点击右键，有新建终端选项，进入vi编辑器。 输入指令vi pro.c,键入i进入编辑状态，输入如下代