操作系統(tǒng)課程設(shè)計理發(fā)師問題說明書

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文檔簡介

1、　　*******************　　實踐教學　　*******************　　計算機與通信學院　　2011年秋季學期&

2、lt;/p>　　操作系統(tǒng) 課程設(shè)計　　題目：理發(fā)師問題 　　專業(yè)班級：軟件一班 　　姓名： 　　學號：

3、　　指導教師： 　　成績：_______________　　目錄　　目錄············&

4、#183;····································

5、;·········2　　摘要······················

6、83;···································3</p

7、>　　關(guān) 鍵字·································

8、·························3　　設(shè)計思想·······

9、····································

10、3;··············4　　正文·················&#

11、183;····································

12、····4　　一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)···························

13、3;·······················5　　1、信號量········

14、83;····································&

15、#183;····5　　2、全局變量···························

16、;·····················5　　3、函數(shù)···········

17、;····································

18、83;····5　　二、程序模塊···························&

19、#183;·······················6　　理發(fā)師模塊流程圖·······

20、83;······························6　　顧客模塊流程圖·

21、····································

22、3;···7　　主程序流程圖····························&#

23、183;··············8　　PV操作偽代碼·················

24、;·························9　　三、運行結(jié)果······

25、83;····································&

26、#183;······10　　代碼編輯·························

27、······················10　　編譯運行··········

28、;····································

29、83;12　　運行結(jié)果·······························&#

30、183;···············12　　設(shè)計總結(jié)················&

31、#183;····································

32、;····13參考文獻· 致謝······························

33、···················14附錄：源代碼················&#

34、183;····································

35、15　　摘要　　理發(fā)師問題是一個利用信號量進行PV操作的經(jīng)典問題。設(shè)計程序?qū)崿F(xiàn)此問題，要使得理發(fā)師的活動與顧客的活動得到各自真實的模擬。所執(zhí)行的程序應(yīng)體現(xiàn)：理發(fā)師在沒有顧客的時候去睡覺，有顧客則工作；顧客在理發(fā)師工作時坐下等待，無座時離開，直至等到理發(fā)師自己理發(fā)。　　關(guān)鍵

36、字：理發(fā)師，顧客，PV操作。　　設(shè)計思想　　打瞌睡的理發(fā)師問題是一種同步問題的抽象描述。計算機系統(tǒng)中的每個進程都可以消費或生產(chǎn)某類資源，當系統(tǒng)中某一進程使用某一資源時，可以看作是消耗，且該進程稱為消費者。而當某個進程釋放資源時，則它就相當一個生產(chǎn)者。因此此題可看作是n個生產(chǎn)者和1個消費者問題。顧客作為生產(chǎn)者，每到來一

37、個就使計數(shù)器count增加1，以便讓理發(fā)師理發(fā)（相當于消費）至最后一個顧客（相當于產(chǎn)品）。并且，第1個到來的顧客應(yīng)負責喚醒理發(fā)師；如果不是第1個到達的顧客，則在有空椅子的情況下坐下等待，否則離開理發(fā)店（該消息可由計數(shù)器count獲得）。所以可以通過一個有界緩沖區(qū)把理發(fā)師和顧客聯(lián)系起來。而其中的信號也具有兩種功能：一是跟蹤資源的理發(fā)師和顧客的計數(shù)器；二是協(xié)調(diào)資源的理發(fā)師和顧客之間的同步器。通過對信號進行P、V操作來實現(xiàn)有關(guān)問題和相關(guān)描述。

38、　　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：　　1、信號量：int Custom;//所有到達的顧客，包括正在被理發(fā)的顧客，所以一般情況下，Custom比Wait_Person大1　　int Mutex;//用于實現(xiàn)全局變量Wait——preson訪問的互斥&l

39、t;p>　　int Wait_Leave;//等待離開信號量，用來表示幾個顧客等待離開，只要理發(fā)師為其理發(fā)完畢，他就可以離開了　　全局變量：int * Is_Sleeping;//當前理發(fā)師是否在睡覺　　3、函數(shù)： void print1(int Wait_person)　　void print2(i

40、nt ID)　　4：Linux 提供的多線程函數(shù)：　　int pthread_create(pthread_t *—thread,_const pthread_attr_t *attr,void*（*start_rtn)(void*),void *arg);　　int pthread_join __P ((

41、pthread_t __th, void **__thread_return));pthread_attr_init(&attr);　　pthread_attr_getschedparam(&attr, &param);　　param.sched_priority=newprio;<p

42、>　　pthread_attr_setschedparam(&attr, &param);　　pthread_create(&tid, &attr, (void *)myfunction, myarg)；　　pthread_detach(thread_id)；pthread_t pthread_self(void);

43、　　二、程序模塊：　　1、理發(fā)師模塊流程圖：　　顧客模塊流程圖：　　3、主程序流程圖：　　4、PV

44、操作偽代碼　　int waiting=0 ； //等候理發(fā)的顧客數(shù) 　　int chairs=n； //為顧客準備的椅子數(shù) 　　semaphore customers=0, barbers=0,mutex=1; 　　barber()

45、　　{ 　　while(TRUE); //理完一人,還有顧客嗎? 　　P(cutomers); //若無顧客,理發(fā)師睡眠 　　P(mutex); //進程互斥 　　wait

46、ing -= 1;//等候顧客數(shù)少一個 　　V(barbers); //理發(fā)師去為一個顧客理發(fā) 　　V(mutex); //開放臨界區(qū) 　　cut-hair( ); //正在理發(fā)　　} 　　c

47、ustomer() 　　{ 　　P(mutex); //進程互斥 　　if (waiting) 　　{ 　　waiting += 1; // 等候顧客數(shù)加

48、1　　V(customers); //必要的話喚醒理發(fā)師 　　V(mutex); //開放臨界區(qū) 　　P(barbers); //無理發(fā)師, 顧客坐著養(yǎng)神 　　get-haircut( ); //一個顧客坐下等理/

49、;　　} 　　else V(mutex); //人滿了,離開　　}　　三、測試結(jié)果：　　代碼編輯：

50、;　　2、編譯運行：　　3、運行結(jié)果：　　設(shè)計總結(jié)　　本次課程設(shè)計完成了多進程同步方法理發(fā)師問題全部過程，結(jié)果滿足設(shè)計要求，驗證無誤。設(shè)計過程中也遇到不少困難，尤其是關(guān)于多進程程序的設(shè)計實現(xiàn)。特別需要

51、注意的是由于進程的數(shù)據(jù)共享會帶來其他一些問題，while循環(huán)中的各個循環(huán)小模塊需要嚴格區(qū)別開來，才能使輸出結(jié)果正確有序。這些正是編寫多進程程序時最需要注意的地方。　　通過本次設(shè)計，我較好地掌握了通過研究Linux 的進程機制和信號量實現(xiàn)PV操作的全過程，尤其是對多進程程序設(shè)計方法有了更深的理解，開拓了思路，鍛煉了實踐動手能手，達到了課程設(shè)計目的。<

52、b>　　參考文獻·致謝　　1. 湯子瀛，哲鳳屏.《計算機操作系統(tǒng)》.西安電子科技大學學出版社.　　2. 王清，李光明.《計算機操作系統(tǒng)》.冶金工業(yè)出版社.　　3.孫鐘秀等. 操作系統(tǒng)教程. 高等教育出版社　　4.曾明. Li

53、nux操作系統(tǒng)應(yīng)用教程. 陜西科學技術(shù)出版社. 　　5. 張麗芬，劉利雄.《操作系統(tǒng)實驗教程》. 清華大學出版社.　　6. 孟靜，操作系統(tǒng)教程－－原理和實例分析. 高等教育出版社　　7. 周長林，計算機操作系統(tǒng)教程. 高等教育出版社　　8. 張堯?qū)W，計算機操作

54、系統(tǒng)教程，清華大學出版社　　9. 任滿杰，操作系統(tǒng)原理實用教程，電子工業(yè)出版社　　在此次課程設(shè)計的過程中，我首先要感謝我的指導老師王旭陽老師，給了我很大的幫助，與此同時感謝宿舍的舍友，對此次課程設(shè)計的程序的調(diào)試工作給予了大力的幫助。　　附錄：源代碼&l

55、t;p>　　#include <sys/mman.h>　　#include <sys/types.h>　　#include <linux/sem.h>　　#include <fcntl.h>　　#include <

56、;unistd.h>　　#include <stdio.h>　　#include <errno.h>　　#include <time.h>　　#define N 5 　　#defi

57、ne M 20 　　int Custom;　　int Mutex;　　int Wait_Leave;　　int * Is_Sleeping;　　void print1(int Wait_person)&

58、lt;p>　　{　　if(!Wait_person)　　{　　printf("No customer here, go to sleep.\n");　　*Is_Sleep

59、ing=1;　　}　　}　　void print2(int ID)　　{　　if(*Is_Sleeping)<

60、/p>　　{　　printf("New customer %d comes, weak up the barber.\n",ID);　　*Is_Sleeping=0;　　}

61、;　　else　　printf("New customer %d comes, there are somes chairs free , sits and waites.\n",ID);　　}

62、　int main()　　{　　struct sembuf P,V;　　union semun arg;　　int Pid,i=0;　　int * Wait_Person;

63、　　//映射共享內(nèi)存,臨界區(qū)　　Wait_Person=(int * )mmap(NULL,sizeof(int),PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED|MAP_ANONYMOUS,-1,0);　　*Wait_Person=0;　　Is_Sleeping=(int

64、* )mmap(NULL,sizeof(int),PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED|MAP_ANONYMOUS,-1,0);　　*Is_Sleeping=0;　　Custom=semget(IPC_PRIVATE,1,IPC_CREAT|00666);　　Mutex=semget(I

65、PC_PRIVATE,1,IPC_CREAT|00666);　　Wait_Leave=semget(IPC_PRIVATE,1,IPC_CREAT|00666);　　arg.val = 0;　　if(semctl(Custom,0,SETVAL,arg)==-1)　　pe

66、rror("semctl semeval error");　　arg.val = 1;　　if(semctl(Mutex,0,SETVAL,arg)==-1)　　perror("semctl semeval error");　　ar

67、g.val = 0;　　if(semctl(Wait_Leave,0,SETVAL,arg)==-1)　　perror("semctl semeval error");　　V.sem_num=0;　　V.sem_op=1;<

68、;p>　　V.sem_flg=SEM_UNDO;　　P.sem_num=0;　　P.sem_op=-1;　　P.sem_flg=SEM_UNDO;　　Pid=fork();　　if(Pid==0)&l

69、t;p>　　{//理發(fā)師進程　　while(1)　　{　　semop(Mutex,&P,1);　　print1(*Wait_Person);&l

70、t;/p>　　semop(Mutex,&V,1);　　semop(Custom,&P,1);　　semop(Mutex,&P,1);　　(*Wait_Person)--;　　semop(Mutex,&V,1);&

71、lt;/p>　　printf("Barber is working!\n");　　sleep(3);　　printf("One job finished.\n");　　semop(Wait_Leave,&am

72、p;V,1);　　}　　printf("******************Last one is finished, close the dodr.**********************\n");　　}<

73、/p>　　else　　{　　while(1)　　{　　if(Pid==0)

74、;　　{　　semop(Mutex,&P,1);　　if((*Wait_Person)>=N)　　{　　semop(Mutex,&V,1);</p

75、>　　printf("New customer %d comes，there is no chair and go away.\n",getpid());　　exit(0);　　}<b

76、>　　else　　{　　print2(getpid());喚醒理發(fā)師，否則，等待　　(*Wait_Person)++;　　semop(Mutex,&V,1);

77、　　semop(Custom,&V,1);　　semop(Wait_Leave,&P,1);　　printf("Customer %d finished，get out of here.\n",getpid());　　exit(0);<

78、;/p>　　}　　}　　else　　{　　sleep(rand()%100/30.0);&l

79、t;/p>　　if(i<M)　　{　　Pid=fork();　　i++;　　}<

80、/p>　　else　　break;　　}　　}　　if(i==M)<

81、/b>　　{　　wait(NULL);　　}　　}　　return 0;

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