操作系統(tǒng)進(jìn)程同步實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、 實(shí)驗(yàn)三：進(jìn)程同步實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)任務(wù)：（1）掌握操作系統(tǒng)的進(jìn)程同步原理；（2）熟悉linux的進(jìn)程同步原語；（3）設(shè)計(jì)程序，實(shí)現(xiàn)經(jīng)典進(jìn)程同步問題。二、實(shí)驗(yàn)原理：（1）P、V操作PV操作由P操作原語和V操作原語組成（原語是不可中斷的過程），對(duì)信號(hào)量進(jìn)行操作，具體定義如下：P（S）：將信號(hào)量S的值減1，即S=S-1；如果S³0，則該進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行；否則該進(jìn)程置為等待狀態(tài)，排入等待隊(duì)列。V（S）：將信號(hào)量S的值加1，即S=S+1；如果S>0，則該進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行；否則釋放隊(duì)列中第一個(gè)等待信號(hào)量的進(jìn)程。（2）信號(hào)量信號(hào)量（semaphore）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為一個(gè)值和一個(gè)指針，指針指向等待該信號(hào)量的

2、下一個(gè)進(jìn)程。信號(hào)量的值與相應(yīng)資源的使用情況有關(guān)。當(dāng)它的值大于0時(shí)，表示當(dāng)前可用資源的數(shù)量；當(dāng)它的值小于0時(shí)，其絕對(duì)值表示等待使用該資源的進(jìn)程個(gè)數(shù)。注意，信號(hào)量的值僅能由PV操作來改變。一般來說，信號(hào)量S³0時(shí)，S表示可用資源的數(shù)量。執(zhí)行一次P操作意味著請(qǐng)求分配一個(gè)單位資源，因此S的值減1；當(dāng)S<0時(shí)，表示已經(jīng)沒有可用資源，請(qǐng)求者必須等待別的進(jìn)程釋放該類資源，它才能運(yùn)行下去。而執(zhí)行一個(gè)V操作意味著釋放一個(gè)單位資源，因此S的值加1；若S£0，表示有某些進(jìn)程正在等待該資源，因此要喚醒一個(gè)等待狀態(tài)的進(jìn)程，使之運(yùn)行下去。（3）linux的進(jìn)程同步原語wait()；阻塞父進(jìn)程，子

3、進(jìn)程執(zhí)行；#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>key_t ftok (char*pathname, char proj)；它返回與路徑pathname相對(duì)應(yīng)的一個(gè)鍵值。int semget(key_t key, int nsems, int semflg) 參數(shù)key是一個(gè)鍵值，由ftok獲得，唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)信號(hào)燈集，用法與msgget()中的key相同；參數(shù)nsems指定打開或者新創(chuàng)建的信號(hào)燈集中將包含信號(hào)燈的數(shù)目；semflg參數(shù)是一些標(biāo)志位。參數(shù)key和semflg的取值，以及何時(shí)打開已有信號(hào)燈集或者創(chuàng)建一個(gè)新的信號(hào)燈

4、集與msgget()中的對(duì)應(yīng)部分相同。該調(diào)用返回與健值key相對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈集描述字。調(diào)用返回：成功返回信號(hào)燈集描述字，否則返回-1。int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops); semid是信號(hào)燈集ID，sops指向數(shù)組的每一個(gè)sembuf結(jié)構(gòu)都刻畫一個(gè)在特定信號(hào)燈上的操作。nsops為sops指向數(shù)組的大小。int semctl(int semid，int semnum，int cmd，union semun arg) 該系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)燈的各種控制操作，參數(shù)semid指定信號(hào)燈集，參數(shù)cmd指定具體的操作類型；參數(shù)s

5、emnum指定對(duì)哪個(gè)信號(hào)燈操作，只對(duì)幾個(gè)特殊的cmd操作有意義；arg用于設(shè)置或返回信號(hào)燈信息。三、實(shí)驗(yàn)源程序：#include<sys/types.h>#include<sys/ipc.h>#include<sys/sem.h>#include<errno.h>#include<stdlib.h>#include<stdio.h>#include<ftl.h>#include<unistd.h>#include <string.h>#include <sys/stat.h>

6、#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>#define PERM S_IRUSR|S_IWUSR#define SEMKEY (key_t)0x200typedef union _senum int val; struct semid_ds *buf; ushort *array;semun;int semid;static int count=0;FILE *fp,*fp1,*fp2;struct sembuf prmutex=0,-1,0,pwmutex=1,-1,0,p

7、s=2,-1,0;struct sembuf vrmutex=0,1,0,vwmutex=1,1,0,vs=2,1,0;int initsem() semun x; x.val=1; if(semid=semget(SEMKEY,3,0600|IPC_CREAT|IPC_EXCL)=-1) if(errno=EEXIST) semid=semget(SEMKEY,3,0); if(semctl(semid,0,SETVAL,x)=-1) perror("semctl failedn"); return(-1); if(semctl(semid,1,SETVAL,x)=-1)

8、 perror("semctl failedn"); return(-1); if(semctl(semid,2,SETVAL,x)=-1) perror("semctl failedn"); return(-1); return(semid);main() int i,j,k; static int a30; int shmid; int *pint,*pint2,addr,addr2; for(i=0;i<30;i+) ai=i; if(shmid=shmget(IPC_PRIVATE,4,PERM)=-1) fprintf(stderr,&q

9、uot;Create Share Memory Error:%sna",strerror(errno);exit(1); addr=shmat(shmid,0,0) ; pint=(int*)addr; *pint=0; semid=initsem(); if(fork()=0) /writer semop(semid,&pwmutex,1); printf("call writern"); fp1=fopen("a.txt","w"); for(k=0;k<20;k+) fprintf(fp1,"%

10、dn ",5*k); printf("write %dn ",5*k); fclose(fp1); printf("write finish!n"); semop(semid,&vwmutex,1); exit(0); else if(fork()=0) /reader 1 semop(semid,&prmutex,1); addr2=shmat(shmid,0,0); pint2=(int*)addr2; if(*pint2=0) semop(semid,&pwmutex,1); *pint2=*pint2+1; pr

11、intf("reader 1 enter- count=%dn",*pint2); semop(semid,&vrmutex,1); fp=fopen("a.txt","r"); while(!feof(fp) fscanf(fp,"%d ",&i); printf("reader 1 %dn ",i); semop(semid,&prmutex,1); *pint2=*pint2-1; printf("reader 1 exit- count=%dn"

12、;,*pint2); /count=count-1; /printf("count=%dn",count); if(*pint2=0) semop(semid,&vwmutex,1); semop(semid,&vrmutex,1); exit(0); else if(fork()=0) /reader semop(semid,&prmutex,1); addr2=shmat(shmid,0,0); pint2=(int*)addr2; if(*pint2=0) semop(semid,&pwmutex,1); *pint2=*pint2+1

13、; printf("Read 2 enter+ count=%dn",*pint2); / printf("Read 2 count=%dn",count); /count=2; /printf("count=%dn",count); semop(semid,&vrmutex,1); fp=fopen("a.txt","r"); while(!feof(fp) fscanf(fp,"%d ",&i); printf("reader 2 %dn ",i); semop(semid,&prmutex,1); /count=count-1