生產(chǎn)者消費者問題實驗報告

1、操作系統(tǒng)課程設(shè)計實驗報告實驗名稱：生產(chǎn)者消費者問題姓名/學(xué)號：一、實驗?zāi)康囊陨a(chǎn)者和消費者問題為例，學(xué)習(xí)Linux和Windows下進程通信、同步機制的具體實現(xiàn)方法，主要是信號量和共享內(nèi)存。熟悉相關(guān)系統(tǒng) API的用法。二、實驗內(nèi)容使用共享內(nèi)存和信號量機制來實現(xiàn)多個生產(chǎn)者/消費者進程間的通信和同步。要求在Linux和 Windows下分別實現(xiàn)。緩沖區(qū)大小為3,初始為空。2個生產(chǎn)者，隨機等待一段時間，往緩沖區(qū)添加數(shù)據(jù)，重復(fù)6次。3個消費者，重復(fù)4次。三、實驗環(huán)境Ubuntu 10.10 , GCC; Windows 7, VC 6.0;四、程序設(shè)計與實現(xiàn)1. Linux 下：(1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：a.共

2、享內(nèi)存定義為一個結(jié)構(gòu)，使得其數(shù)據(jù)成員更清晰且操作變得簡單。b.共享緩沖區(qū)采用循環(huán)隊列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由上面的結(jié)構(gòu)struct buf int start; int end; int infoBUF_NUM; 維護。其中start為隊頭指針，end為隊尾指針，info為數(shù)據(jù)區(qū)域。(2)算法：大致由三個模塊組成：a. 主程序 (main)：i .創(chuàng)建信號量、共享內(nèi)存并進行初始化ii .創(chuàng)建生產(chǎn)者、消費者進程，生產(chǎn)者執(zhí)行pro_fun(),消費者執(zhí)行con_fun()iii .等待所有子進程的結(jié)束iv .刪除信號量、共享內(nèi)存b.生產(chǎn)者進程 (pro_fun)：i. 通過key獲得信號量、共享內(nèi)存的ID,

3、將內(nèi)存添加到自己的地址空間ii. P(empty), P(mutex), Add(data), V(mutex) , V(full)iii. 解除和共享內(nèi)存的關(guān)聯(lián)c.消費者進程(con_fun):i. 通過key獲得信號量、共享內(nèi)存的ID,將內(nèi)存添加到自己的地址空間ii. P(full) , P(mutex), Add(data), V(mutex) , V(empty)iii. 解除和共享內(nèi)存的關(guān)聯(lián)d.循環(huán)隊列部分：加入數(shù)據(jù)：infoend = value; end = (end + 1) % 3;取出數(shù)據(jù)： temp = infostart; infostart = 0; (start =

4、 start + 1)%3; return temp;(3)程序流程圖：a.主函數(shù)：b.生產(chǎn)者進程:c.消費者進程和生產(chǎn)者類似4. Windows 下:(1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：和Linux大致相同(2)算法：a.創(chuàng)建的子進程調(diào)用正在執(zhí)行的文件本身，通過main函數(shù)的參數(shù)區(qū)分主進程和生產(chǎn)者、消費者進程。b.主進程、消費者、生產(chǎn)者進程的流程和Linux類似，只是系統(tǒng)調(diào)用的函數(shù)不同。五、實驗結(jié)果和分析1. Linux顯示內(nèi)容的格式為：時間-生產(chǎn)(消費)者進程ID加入(取走)一數(shù)據(jù) -緩沖區(qū)狀態(tài)ST- -L- - - -L- -Tr- -L- - 1k - -L- - hl- - -L-." -L-

5、 - Fu *Tr-<r -s. 一d-卬-I- - 一 0 一、- 1IT- 1tr一 nl - -二 .11 -二 一| 二- - m - i - - T 1 - i - r n - - - r - r -i i 二- - -1 -II 二- 二 I 1-1 - r 1 1 1 1 1 111 1 111 1 1 1 1 1 1 1 11111 0 2 222222222222222222222 22*<00 0 0333366666669000022 23U222222222222222233333 33-3 Irkt at- at- AT- AT- VT _VT3 6 Q

6、3 3 0Q 3 Q 0 6 6 0 0 1 1 6 1 1 0 QQ 6 Q 0 6 Q 0 6 6 6 6 6 6 9 66 0 0 6 6 0 0 6 0 0 0 Q a g 7Q 6 Q 7 G 0 e 0 Q 5 3 0 Q 3 3 & & 3 0 9 0Vcode/my/pc$ ./a.Qut秒生產(chǎn)者4777加入一數(shù)據(jù) 秒生產(chǎn)者4778加入一數(shù)據(jù) 秒消費者4779服走一數(shù)據(jù) 秒消鹿者4780取走一數(shù)據(jù) 秒生產(chǎn)者4778加入一數(shù)提 秒生產(chǎn)者4777加入一數(shù)據(jù) 秒消聯(lián)者4781眼定一數(shù)據(jù) 秒消費者4779取走一數(shù)據(jù) 秒生產(chǎn)者4778加入一數(shù)據(jù) 修生產(chǎn)者4777加入一數(shù)據(jù)

7、 秒生產(chǎn)者4778加入一散據(jù) 陟消費者4730取走一數(shù)據(jù) 秒消費者4781戰(zhàn)走一數(shù)港 秒生產(chǎn)者4777加入一數(shù)據(jù) 秒消嬲者4779取走一數(shù)據(jù) 秒消費者4780取走一數(shù)據(jù) 秒生產(chǎn)者4778加入一數(shù)據(jù) 秒消費杳4781取走一數(shù)據(jù) 秒生產(chǎn)杳4777加入一數(shù)據(jù) 秒消費者4779取走一數(shù)據(jù) 秒生產(chǎn)者4778加入一數(shù)據(jù) 杪生產(chǎn)者4777加入一數(shù)據(jù) 秒消費者4780取走一數(shù)據(jù) 秒消費者4781聯(lián)走一數(shù)據(jù)如圖，由緩沖區(qū)狀態(tài)可知，生產(chǎn)者消費者進程實現(xiàn)了互斥訪問共享緩沖區(qū)，且在緩沖區(qū)為空時，消費者等待，緩沖區(qū)滿時，生產(chǎn)者等待。由于題目設(shè)定生產(chǎn)12次消費12次，故最后緩沖區(qū)為空。2. Windows :顯示內(nèi)容格式

8、為：時間-I add(get) a data -緩沖區(qū)狀態(tài)。共享內(nèi)存為 。時表示無數(shù)據(jù)，為1時表示有數(shù)據(jù)。2/04/03 01；33；35,»01Iadd «10 ft2012/04/03 01:33:35.011Iadd adata.11 g2012Z04/03 01:33:35.8311get adata*01 02012Z04/03 01:33:35.041Iget adata-00 Q2012/04/03 01:33:36.871Iadd adata.00 12012x04/03 g1：33:36.871Isrct aaH H2012Z04/03 01:33:36.

9、881Iadd adata.iB S2012Z04/03 B1：33：36.9B11get adata.00 02012/04x03 01:33:38,735Iadd石data.Q1 02012Z04/03 61:33:38.736Iget adata.00 9012/04/03 01:33:38.745Iddll adbta.0 12012X04/03 01:33:38.746Iget bdata.QQ 02012/04/03 91:33:40.6071add adata.10 02012/04/03 目1:33,40.6酬Iget石data.g0 02012Z04/B3 01:33:0.S

10、171add adata.01 0012/04/03 01：33：40,618Iget adata.00 92012Z04/03 01:33:12.485Iadd adata«0Q 12012/04/03 01:33:42.486Iget adata.00 82012x04x03 g33：425呢Iadd0ddta«1R 02012Z04/03 31:33 M2.5021get adata.0B 32012/04/03 01:33:4.3791add adata.01 02012/04Z03 01:33:4.379ISfet a00 02B12/04/B3 31:33:44.389Iadd adata.0B 12012/04/03 01:33:14.389Iget addta.0后9Press any key to continue如圖，達到了預(yù)期目標。五、討論、心得1 .共享內(nèi)存定義為結(jié)構(gòu)會簡化操作。2 .主進程應(yīng)等待子進程結(jié)束后再銷毀信號量及共享內(nèi)存，不然會出現(xiàn)錯誤。3 . Windows下的沒有特定的 P操作函數(shù)，而是由 WaitForSingleObject()來實現(xiàn)。4 .主進程不應(yīng)傳