山大操作系统实验四概要.doc

山东大学软件学院操作系统实验报告 实验题目：进程同步实验 实验目的： 加深对并发协作进程同步与互斥概念的理解，观察和体验并发进程同步与互斥操作的效果，分析与研究经典进程同步与互斥问题的实际解决方案。了解Linux系统中IPC进程同步工具的用法，练习并发协作进程的同步与互斥操作的编程与调试技术。 实验要求： 硬件环境： CPU： P4/1.8MHz 内存：256MB 硬盘： 10GB 软件环境： Ubuntu08.4－Linux 操作系统 Gnome 桌面 2.18.3 BASH_VERSION=3.2.33(1)-release gcc version 4.1.2 vi 3.1.2 gedit 2.18.2 OpenOffice 2.3 实验步骤： 问题分析 实验要求提供者不断循环提供三种材料中的两种，而每个吸烟者拥有三种材料中的一种，当每个吸烟者拥有三种材料时才可吸烟。首先对于提供者来说，因为其要不断循环提供两种材料，所以在设置信号量时应该要使其一直运行，因此其信号量设置为，而吸烟者应该设置其信号量为0，等待提供者的唤醒 算法设计说明 sem_val=1; //提供者信号量设置 prod_sem=set_sem(prod_key,sem_val,sem_flg); sem_val=0;//吸烟者信号量设置 cig_sem=set_sem(cig_key,sem_val,sem_flg); pap_sem=set_sem(pap_key,sem_val,sem_flg); glu_sem=set_sem(glu_key,sem_val,sem_flg); 在缓冲区中，提供者分别向其中存入C，P，G来识别其提供的三种材料，每次提供其中的两种，同时唤醒需要其提供的材料的吸烟者， while(1){ down(prod_sem); 提供者不能同时进行提供材料，所以要设置互斥锁使其不能同时进行执行 down(pmtx_sem); if(con_val%3==0){ sleep(rate); buff_ptr[*pput_ptr]=C; //向缓冲区存入数据，同时缓冲区指针指向下一个地址 *pput_ptr=(*pput_ptr+1)%buff_num; buff_ptr[*pput_ptr]=P; sleep(rate); } else if(con_val%3==1){ sleep(rate); buff_ptr[*pput_ptr]=C; *pput_ptr=(*pput_ptr+1)%buff_num; buff_ptr[*pput_ptr]=G; sleep(rate); } else{ sleep(rate); buff_ptr[*pput_ptr]=P; *pput_ptr=(*pput_ptr+1)%buff_num; buff_ptr[*pput_ptr]=G; sleep(rate); } *pput_ptr=(*pput_ptr+1)%buff_num; up(pmtx_sem); if(con_val%3==0) up(glu_sem); else if(con_val%3==1) up(pap_sem); else up(cig_sem); con_val=(con_val+1)%3; 而对于吸烟者来说，其要做的是在刚开始时等待，等待提供者的唤醒，设置其最初的信号量为0，使其最初等待，同时还要设置互斥锁防止吸烟者同时进行吸烟，并从缓冲区间读取所需要的数据 sem_val=0;//设置吸烟者信号量 cig_sem=set_sem(cig_key,sem_val,sem_flg); down(cig_sem); sem_val=1;//设置互斥锁 prod_sem=set_sem(prod_key,sem_val,sem_flg); down(smtx_sem); *cig_get_ptr=(*cig_get_ptr+2)%buff_num; 在其完成吸烟后，此时唤醒其他的吸烟者并且对互斥锁进行解锁。 up(smtx_sem); up(prod_sem); 三个吸烟者所执行的操作差不多，通过不同的键值来区别三个吸烟者 实验收获 通过本次试验，理解了进程同步的一种设计方案，通过信号量来控制不同进程之间的相互关系。加深了对并发协作进程同步与互斥概念的理解，观察和体验并发进程同步与互斥操作的效果，理解了经典进程同步与互斥问题的实际解决方案。 实验过程中遇到了许多问题，初期一时难以下手，主要原因是不清楚进程互斥的内部机理。在结束本实验后，对进程互斥了解加深，利于对操作系统的学习。 附录 A： 本实验全部程序