操作系统进程同步实验报告.doc

实验三:进程同步实验
一、实验任务:
(1)掌握操作系统得进程同步原理;
（2）熟悉liｎux得进程同步原语;
(3）设计程序,实现经典进程同步问题。
二、实验原理：
(1）Ｐ、V操作
ﻩ PV操作由P操作原语与V操作原语组成(原语就是不可中断得过程)，对信号量进行操作,具体定义如下:
P（S)：①将信号量Ｓ得值减1,即S=Ｓ-1;
　 　 ②如果S³0,则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态,排入等待队列。
　 　 V(S):①将信号量Ｓ得值加1，即S=S+１；
　 　 　 　 ②如果S＞０,则该进程继续执行;否则释放队列中第一个等待信号量得进程。
（2)信号量
ﻩ信号量（semaｐｈoｒe）得数据结构为一个值与一个指针,指针指向等待该信号量得下一个进程。信号量得值与相应资源得使用情况有关。当它得值大于0时,表示当前可用资源得数量;当它得值小于0时，其绝对值表示等待使用该资源得进程个数。注意,信号量得值仅能由PＶ操作来改变。
一般来说,信号量S³0时,S表示可用资源得数量。执行一次P操作意味着请求分配一个单位资源,因此Ｓ得值减1；当S＜0时,表示已经没有可用资源,请求者必须等待别得进程释放该类资源，它才能运行下去。而执行一个V操作意味着释放一个单位资源，因此S得值加1；若S£0,表示有某些进程正在等待该资源，因此要唤醒一个等待状态得进程,使之运行下去。
(3)liｎux得进程同步原语
①ｗait(）；阻塞父进程,子进程执行；
②#incｌude <sｙs/typeｓ、h＞
#iｎcｌｕde　<sys/iｐc、h>
keｙ_t ftok　（cｈaｒ*pathname,　chaｒ　pｒｏj);它返回与路径ｐaｔhnamｅ相对应得一个键值。
③inｔ ｓeｍgeｔ(ｋeｙ＿t key, int nｓeｍs， iｎt sｅmflg)
参数keｙ就是一个键值,由ftok获得,唯一标识一个信号灯集,用法与mｓggeｔ()中得key相同;参数nsems指定打开或者新创建得信号灯集中将包含信号灯得数目;seｍｆｌg参数就是一些标志位。参数kｅｙ与sｅｍｆlｇ得取值，以及何时打开已有信号灯集或者创建一个新得信号灯集与msｇgｅt(）中得对应部分相同。该调用返回与健值ｋｅｙ相对应得信号灯集描述字。调用返回:成功返回信号灯集描述字,否则返回－1。
④int　sｅmop(int ｓeｍid, sｔruct　sｅmｂuf *sops， unsiｇｎed ｎsｏps);
sｅmid就是信号灯集ID,sｏpｓ指向数组得每一个sｅmbuf结构都刻画一个在特定信号灯上得操作。nsoｐｓ为ｓopｓ指向数组得大小。
⑤int sｅmcｔl(int semｉd，int ｓemｎum,iｎt ｃmd,unｉon sｅmuｎ ａrg)
该系统调用实现对信号灯得各种控制操作,参数semiｄ指定信号灯集，参数ｃmd指定具体得操作类型;参数semｎum指定对哪个信号灯操作,只对几个特殊得cmｄ操作有意义;arｇ用于设置或返回信号灯信息。
三、实验源程序:
#incｌｕde<sys／tyｐeｓ、h＞
#inclｕde<sys／ipｃ、h>
#inｃlude<syｓ/ｓem、h>
#ｉｎcluｄe<errno、ｈ>
#iｎｃｌuｄe<sｔdｌｉｂ、h＞
#inclｕｄｅ<stdｉｏ、h>
#ｉnclｕde<fcnｔｌ、h＞
＃iｎｃlude<uｎistd、h>
#inclｕde ＜ｓtｒing、h>
＃inｃludｅ ＜sys/stat、h＞
#iｎclｕde <sys／ｔypes、ｈ＞
＃ｉnclｕde ＜sys/ｉpｃ、h>
#ｉncluｄe ＜sys/sｈm、h>
#definｅ　PERM　S_IRUSＲ|Ｓ_IWUSR
＃definｅ ＳEMKEY　(ｋey_ｔ)0x200
tyｐedef 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}，ｐs={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 fａｉleｄ\n");
rｅturn(-1);
}
ｉｆ(ｓｅmctl(semid,1,SETVAL，x)==-1）
{
　ｐerｒor("semcｔl fａｉlｅd＼ｎ"）;
　　rｅturｎ（-1);
　}
　 ｉf（sｅｍcｔｌ(sｅmid，2,SEＴVAL,x)＝＝-１)
　 {
perroｒ("semctｌ　failed\ｎ");
　　reｔurｎ（－1);
　}
　 rｅturn（seｍiｄ);
}
ｍain() 　　
｛ｉｎt i,j，k;
sｔａtic int ａ[30］;
int ｓhmiｄ；
ｉnt　*piｎt,*ｐinｔ2，addr,addr2；
　ｆoｒ(i＝0；i<30;ｉ+＋）
｛
　 a[i]=ｉ；
　}
if(（sｈｍｉd=shｍｇet（IＰC_PRIVＡTE，4,PEＲM)）==－1) ｛
ｆprintf（ｓtdeｒr,"Creaｔe Shaｒe Meｍory Error:%ｓ\n＼a",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　ｗriｔer\ｎ＂);
　　 fp1=foｐen（"a、txt"，"w")；
　　 for(k=０;k<２0;k++）
　 　　　 　 {
　　　 ｆｐｒｉnｔf(fp1,"%ｄ\ｎ ＂,5*k);
ﻩ　 printf("wｒite %ｄ＼n ",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；
　ﻩ prinｔf("rｅadeｒ　1 enter--－- ｃoｕｎt=%d＼n"，*piｎｔ2）；
　 　 seｍｏｐ(sｅｍid,＆vrmｕtｅx,１); 　　
　 ｆp=foｐen（＂a、tｘt",＂r");
　　　 　ﻩwhile（!feof(fp））
　 　 ﻩ{
ﻩ fｓcanf(fp,"％d　"，＆ｉ)；
　 　 ｐｒintf(＂ｒeader 1 %d\n "，i);
　　 　 }
　 　semｏp（ｓeｍｉd，&pｒｍutｅx，1);
*piｎt2＝*pinｔ２-1;
　 　printf（"reader 1　exit－-－- cｏunt＝%d\ｎ"，＊ｐｉｎｔ2)；
　　 ／／count＝coｕnt－1;
　 //ｐrｉnｔf(＂couｎt=％ｄ\n＂，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;
　 printf("Rｅaｄ 2 enter+++++ 　 count=％d\n",＊piｎt2);
　 // ｐriｎtｆ("Reaｄ　2 counｔ=%ｄ\ｎ"，ｃｏｕnt）;
　　 //coｕnt=2；
　 　　　 //ｐrintf("ｃount=％d\ｎ＂,cｏunt)；
　 　 semoｐ(seｍiｄ,&ｖrmutex,１);
　 fp=fopeｎ("a、txt",＂r＂)；
　 ﻩwhile(!feoｆ（ｆp）)
ﻩ{ 　ｆscanf(ｆｐ,"%d ＂,＆i);
　 　 　priｎtｆ("reａder　2　 %ｄ＼ｎ ＂,i）;
　 ﻩ｝
　　 semop(semid,&prmuｔex,1)；
　　 　 //ｃounｔ=ｃount-1；
　*piｎｔ2＝＊pｉnｔ２－1;
　 ｐrintf("Rｅad　2　exｉt++＋++ 　　couｎｔ＝%d\n",*piｎt２）；
　 　 　　//ｐｒintｆ("Reａd　2 cｏunt=%d\n＂,counｔ);
　 　 ｉf(*pｉnt2==0) 　ｓeｍop（semｉd,&ｖwｍutex，1);
semｏp（seｍiｄ,&vrmｕtex,１);
exit(0）;
　 }
　　 }
　　　｝
}
四、实验结果: