生產(chǎn)者消費(fèi)者問題實(shí)驗(yàn)報(bào)告

操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：生產(chǎn)者消費(fèi)者問題姓名/學(xué)號：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊陨a(chǎn)者和消費(fèi)者問題為例，學(xué)習(xí)Linux和Windows下進(jìn)程通信、同步機(jī)制的具體實(shí)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容使用共享內(nèi)存和信號量機(jī)制來實(shí)現(xiàn)多個(gè)生產(chǎn)者/消費(fèi)者進(jìn)程間的通信和同步。要求在Linux和Windows下分別實(shí)現(xiàn)。緩沖區(qū)大小為3，初始為空。2個(gè)生產(chǎn)者，隨機(jī)等待一段時(shí)間，往緩沖區(qū)添加數(shù)據(jù)，重復(fù)6次。3個(gè)消費(fèi)者，重復(fù)4次。三、實(shí)驗(yàn)環(huán)境Ubuntu10.10,GCC;Windows7,VC6.0;四、程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1.Linux下：(1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：a.共享內(nèi)存定義為一個(gè)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(duì)列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由上面的結(jié)構(gòu)structbuf{intstart;intend;intinfo[BUF_NUM];}維護(hù)。其中start為隊(duì)頭指針，end為隊(duì)尾指針，info為數(shù)據(jù)區(qū)域。(2)算法： 大致由三個(gè)模塊組成：主程序(main)：創(chuàng)建信號量、共享內(nèi)存并進(jìn)行初始化創(chuàng)建生產(chǎn)者、消費(fèi)者進(jìn)程，生產(chǎn)者執(zhí)行pro_fun()，消費(fèi)者執(zhí)行con_fun()等待所有子進(jìn)程的結(jié)束刪除信號量、共享內(nèi)存生產(chǎn)者進(jìn)程(pro_fun)：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P(empty)，P(mutex)，Add(data)，V(mutex)，V(full)解除和共享內(nèi)存的關(guān)聯(lián)消費(fèi)者進(jìn)程(con_fun)：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P(full)，P(mutex)，Add(data)，V(mutex)，V(empty)解除和共享內(nèi)存的關(guān)聯(lián)循環(huán)隊(duì)列部分：加入數(shù)據(jù)：info[end]=value;end=(end+1)%3;取出數(shù)據(jù)：temp=info[start];info[start]=0;(start=start+1)%3;returntemp;(3)程序流程圖： a.主函數(shù)： b.生產(chǎn)者進(jìn)程：c.消費(fèi)者進(jìn)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(jìn)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(jìn)程和生產(chǎn)者、消費(fèi)者進(jìn)程。b.主進(jìn)程、消費(fèi)者、生產(chǎn)者進(jìn)程的流程和Linux類似，只是系統(tǒng)調(diào)用的函數(shù)不同。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析1.Linux：顯示內(nèi)容的格式為：時(shí)間--生產(chǎn)（消費(fèi)）者進(jìn)程ID加入（取走）一數(shù)據(jù)--緩沖區(qū)狀態(tài) 如圖，由緩沖區(qū)狀態(tài)可知，生產(chǎn)者消費(fèi)者進(jìn)程實(shí)現(xiàn)了互斥訪問共享緩沖區(qū)，且在緩沖區(qū)為空時(shí)，消費(fèi)者等待，緩沖區(qū)滿時(shí)，生產(chǎn)者等待。由于題目設(shè)定生產(chǎn)12次消費(fèi)12次，故最后緩沖區(qū)為空。2.Windows：顯示內(nèi)容格式為：時(shí)間--Iadd(get)adata--緩沖區(qū)狀態(tài)。共享內(nèi)存為0時(shí)表示無數(shù)據(jù)，為1時(shí)表示有數(shù)據(jù)。如圖，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。五、討論、心得共享內(nèi)存定義為結(jié)構(gòu)會簡化操作。主進(jìn)程應(yīng)等待子進(jìn)程結(jié)束后再銷毀信號量及共享內(nèi)存，不然會出現(xiàn)錯(cuò)誤。Windows下的沒有特定的P操作函數(shù)，而是由WaitForSingleObject()來實(shí)現(xiàn)。主進(jìn)程不應(yīng)傳給子進(jìn)程任何同步對象的信息，而不同的子進(jìn)程得到相同的信號量是由key（Linux）及name（Windows）來實(shí)現(xiàn)的。創(chuàng)建子進(jìn)程有兩種方式，一種