操作系统试验信号量方法合编.docx

操作系统实验姓名：***学号：*****班级：*******实验一Linux信号量机制1 需求说明1.1 基本需求目标：本次实验的目标是在Linux环境下实现一个多线程对临界资源的互斥操作，利用信号量实现对临界资源的保护，支持Linux下文件输入输出，提高对Linux环境下多进程、多线程、信号量机制和文件操作等知识的理解。问题描述：设有进程A、B、C，分别调用过程get、copy、put对缓冲区S和T进行操作。其中get负责从文件F_in中把数据块读入并输出缓冲区S，copy负责从S中提取数据块并复制到缓冲区T中，put负责从缓冲区T中取出信息存入到本地文件F_out中。实现get、copy、put的操作过程。功能需求：提供与用户交互的界面，用户可指定输入、输出文件以及缓冲区大小利用信号量(互斥量和条件变量)实现互斥同时产生多个get、copy和put线程，利用信号量实现多个相同功能的线程间的通信，避免临界资源的非法访问，可参考读写者问题解决方案支持文件输入、输出非功能需求：程序应有较好的容错性（即能对用户输入的命令进行判断，并对错误的命令进行错误处理）过程需求：使用vi进行代码的编写使用make工具建立工程将实现不同类别功能的函数写到不同的.c文件中，并使用makefile链接编设计说明2.1函数的设计主函数的功能：线程的关闭，信号量的初始化与销毁，缓冲区创建与释放；显示函数的功能：提示错误的操作，完成正常操作的显示；线程函数的功能：保护缓存区，调用函数；功能函数：实现get（）、copy（）、put（）的功能，并显示线程号；2.2 设计思路2.2.1 主程序设置一些全局变量定义，用户参数处理与检错，所有线程的创建与关闭。缓存区的创建与释放，信号量的初始化与销毁。2.2.2 线程函数程序的主要功能：1.实现文件拷贝内容以及顺序一致，防止缓冲区覆盖； 2.防止对空的缓冲区进行读操作； 3.实现缓冲区的互斥访问。2.2.3 为了完成上述功能，我们使用两种方法： （1）一种方法信号量：我这里为S和T两个缓存区，设置了3个信号量。实现上述3个功能，具体过程见程序清单线程函数的注释； （2）第二种方法条件变量和互斥锁。利用两个互斥锁和一个条件变量完成上述功能。具体过程见程序清单注释。 2.2.4 功能函数程序主要完成文件内容与缓冲区的读写，还有缓冲区之间的拷贝。具体见程序功能函数部分。2.2.5 显示程序：用于提示程序的使用说明，通过检测用户输入参数，提示错误的用户输入，以及正常完成的显示，保证用户操作的容错性和良好的交互性。3.程序测试及截图3.1 使用说明 ./sem fromfile(要拷贝的源文件要先创建) tofile（目标文件） bufsize（缓冲区的大学） 注：拷贝未创建的文件，或者输入格式不对会有提示。如果只输入./sem会有使用说明。bufsize 默认为 4096byte 。 3.2截图 1.说明提示： 2.正确操作结果： 3.错误提示： 试图拷贝一个不存在的文件 mw.txt 出现的错误提示 缓冲区溢出的错误提示 非法缓冲区溢出的错误提示4.程序清单(1)main.c#include stdlib.h#include fcntl.h#include sys/stat.h#include semaphore.h#include pthread.h#include threads.h#include display.hsem_t s,t,s_o,t_o,s_r,t_r;//o代表缓冲区内容是否已读，r代表缓存区是否可以读取，s与t是对应两个缓存区的读写操作 char * S = NULL;char * T = NULL;char * S = NULL;char * T = NULL;int BUFSIZE = 4096;int in,out;void init_sem()//信号量初始化{sem_init(s,0,1);sem_init(t,0,1);sem_init(s_o,0,1);sem_init(t_o,0,1);sem_init(s_r,0,0);//刚开始缓冲区没有内容初始为零sem_init(t_r,0,0);}void delete_sem()//信号量销毁{sem_destroy(s);sem_destroy(t);sem_destroy(s_o);sem_destroy(t_o);sem_destroy(s_r);sem_destroy(t_r);}int main (int argc,char ** argv){pthread_t pt[9];int i;if (argc 3 || argc 4)//判断用户输入参数个数提