操作系統(tǒng)課程設計-- linux下讀者與寫者的問題實現(xiàn)

上傳人：奔*** IP屬地：河北更新時間：2024-03-01 格式：doc 頁數(shù)：13 大?。?72.00KB 人氣指數(shù)：12 舉報 版權(quán)申訴

已閱讀1頁，還剩12頁未讀，繼續(xù)免費閱讀

版權(quán)說明：本文檔由用戶提供并上傳，收益歸屬內(nèi)容提供方，若內(nèi)容存在侵權(quán)，請進行舉報或認領

文檔簡介

1、　　《網(wǎng)絡操作系統(tǒng)》　　課程設計報告　　題目 Linux下讀者與寫者的問題實現(xiàn)　　網(wǎng)絡工程系　　2013年 1 月1日&

2、lt;/p>　　目錄　　1. 設計目的與要求 .......................................P3　　2．設計思想 ............................................ P3

3、　3. 設計分析 .............................................P3　　4．程序?qū)崿F(xiàn) ............................................ P5　　5、設計原理.............................................. P6<

4、/p>　　6.程序調(diào)試 ................................................P7　　7.源程序代碼...............................................P8　　8. 程序測試結(jié)果 ..............................

5、..........P12　　9．心得與體會 ....................................... ....P13　　10．參考文獻 .............................................P13　　一、設計目的與要求 <p

6、>　　l. 用信號量來實現(xiàn)讀者寫者問題。　　2.理解和運用信號量、PV原語、進程間的同步互斥關(guān)系等基本知識。　　讀者寫者問題的定義如下：有一個許多進程共享的數(shù)據(jù)區(qū)，這個數(shù)據(jù)區(qū)可以是一個文件或者主存的一塊空間；有一些只讀取這個數(shù)據(jù)區(qū)的進程（Reader）和一些只往數(shù)據(jù)區(qū)寫數(shù)據(jù)的進程(Writer)，此外還需要滿足以下條件：&l

7、t;p>　?。?）任意多個讀進程可以同時讀這個文件；　?。?）一次只有一個寫進程可以往文件中寫；　?。?）如果一個寫進程正在進行操作，禁止任何讀進程度文件。　　我們需要分兩種情況實現(xiàn)該問題：　　讀優(yōu)先：要求指一個讀者試圖進行讀操作時，如果這時正有其他讀者在進行操作，

8、他可直接開始讀操作，而不需要等待。　　寫優(yōu)先：一個讀者試圖進行讀操作時，如果有其他寫者在等待進行寫操作或正在進行寫操作，他要等待該寫者完成寫操作后才開始讀操作。　　設計思想　　讀者寫者問題可以這樣的描述, 有一群寫者和一群讀者, 寫者在寫同一本書, 讀者也在讀這本書, 多個讀

9、者可以同時讀這本書。但是,只能有一個寫者在寫書, 并且,讀者比寫者優(yōu)先,也就是說，讀者和寫者同時提出請求時,讀者優(yōu)先。當讀者提出請求時需要有一個互斥操作, 另外, 需要有一個信號量S來確定當前是否可操作。　　本設計方案就是通過利用記錄型信號量對讀者寫者問題的解決過程進行模擬演示，形象地闡述記錄型信號量機制的工作原理。　　三、設計分析&

10、lt;/b>　　3.1在linux環(huán)境下，使用多線程和信號量機制實現(xiàn)經(jīng)典的讀者寫者問題，每個線程代表一個讀者或一個寫者。　　每個線程按相應測試數(shù)據(jù)文件的要求，進行讀寫操作。請用信號量機制分別實現(xiàn)讀者優(yōu)先和寫者優(yōu)先的讀者-寫者問題。　　讀者-寫者問題的讀寫操作限制：

11、　(1)寫-寫互斥，即不能有兩個寫者同時進行寫操作　　(2)讀-寫互斥，即不能同時有一個讀者在讀，同時卻有一個寫者在寫　　(3)讀-讀允許，即可以有二個以上的讀者同時讀　　將所有的讀者和所有的寫者分別放進兩個等待隊列中，當讀允許時就讓讀者隊列釋放一個或多個讀者，當寫允許時，釋放第一個寫者操作。讀者寫者問題的定義如

12、下：有一個許多進程共享的數(shù)據(jù)區(qū)，這個數(shù)據(jù)區(qū)可以是一個文件或者主存的一塊空間；有一些只讀取這個數(shù)據(jù)區(qū)的進程（Reader）和一些只往數(shù)據(jù)區(qū)寫數(shù)據(jù)的進程(Writer)，此外還需要滿足以下條件：1)任意多個讀進程可以同時讀這個文件；2) 一次只有一個寫進程可以往文件中寫；3）如果一個寫進程正在進行操作，禁止任何讀進程度文件。我們需要分兩種情況實現(xiàn)該問題：　　讀優(yōu)先：要求指一個讀者試圖進行讀操作時，如

13、果這時正有其他讀者在進行操作，他可直接開始讀操作，而不需要等待。寫優(yōu)先：一個讀者試圖進行讀操作時，如果有其他寫者在等待進行寫操作或正在進行寫操作，他要等待該寫者完成寫操作后才開始讀操作。　　讀者優(yōu)先的附加限制：如果一個讀者申請進行讀操作時已有另一讀者正在進行讀操作，則該讀者可直接開始讀操作。　　寫者優(yōu)先的附加限制：如果一個讀者申請進行讀操作時已有另一寫者

14、在等待訪問共享資源，則該讀者必須等到?jīng)]有寫者處于等待狀態(tài)后才能開始讀操作。　　運行結(jié)果顯示要求：要求在每個線程創(chuàng)建、發(fā)出讀寫操作申請、開始讀寫操作和結(jié)束讀寫操作時分別顯示一行提示信息，以確信所有處理都遵守相應的讀寫操作限制　　4.2、測試數(shù)據(jù)文件格式　　測試數(shù)據(jù)文件包括n 行測試數(shù)據(jù)，分別描述創(chuàng)建的n 個線程

15、是讀者還是寫者，以及讀寫操作的開始時間和持續(xù)時間。每行測試數(shù)據(jù)包括四個字段，各字段間用空格分隔。第一字段為一個正整數(shù)，表示線程序號。第二字段表示相應線程角色，R 表示讀者是，W 表示寫者。第三字段為一個正數(shù)，表示讀寫操作的開始時間。線程創(chuàng)建后，延時相應時間（單位為秒）后發(fā)出對共享資源的讀寫申請。第四字段為一個正數(shù)，表示讀寫操作的持續(xù)時間。當線程讀寫申請成功后，開始對共享資源的讀寫操作，該操作持續(xù)相應時間后結(jié)束，并釋放共享資源。</

16、p>　　一個測試數(shù)據(jù)文件的例子：　　1 R 3 5　　2 W 4 5　　3 R 5 2　　4 R 6 5<

17、/b>　　5 W 5.1 3　　四程序?qū)崿F(xiàn) 　　程序由兩部分組成：　　1。讀者-寫者模塊：包括系統(tǒng)調(diào)用接口，讀者-寫者活動描述主程序。系統(tǒng)

18、接口主要功能是通過管道向父進程發(fā)送系統(tǒng)調(diào)用命令，并讀取父進程送來的返回值。　　讀者-寫者活動程序根據(jù)臨界資源的共享，互斥原則編制，具體見源程序。　　2。主控模塊：主控模塊實現(xiàn)系統(tǒng)初始化系統(tǒng)調(diào)用命令接收與解釋執(zhí)行，系統(tǒng)調(diào)用功能的實現(xiàn)（包括信號量機制），及讀者-寫者活動過程記錄與顯示。　　初始化系統(tǒng)環(huán)境 &

19、#160; 　　建立通信管道 　　啟動讀者-寫者進程 　　接收系統(tǒng)調(diào)用命令　　解釋執(zhí)行 &

20、#160;　　五、設計原理　　3.1.1 讀者優(yōu)先算法：　　設置兩個互斥信號量：　　rwmutex 用于寫者與其他讀者/寫者互斥的訪問共享數(shù)據(jù)rmutex 用于讀者互斥的訪問</p&

21、gt;　　讀者計數(shù)器 readcount　　semaphore rwmutex=1, rmutex=1;　　int readcount = 0; 　　reader i //讀者進程 i=1,2,….

22、 　　do{　　P(rmutex); //讀者互斥　　readcount++; //讀者數(shù)加1　　if (readcount == 1) P(rwmutex); //讀者寫者

23、互斥 　　V(rmutex); 　　讀者讀數(shù)據(jù);　　P(rmutex); 　　Readcount--; 　　if (readcount == 0) V(rwmutex

24、); 　　V(rmutex);　　}while(1); 　　writer j //寫者進程 j = 1,2,…. </p

25、>　　do{　　P(rwmutex); 　　寫文件； 　　V(rwmutex); <

26、/p>　　}while(1); 　　3.2.1 寫者優(yōu)先算法：　　設置三個互斥信號量：　　rwmutex 用于寫者與其他讀者/寫者互斥的訪問共享數(shù)據(jù)　　rmutex 用于讀者互斥的訪問

27、　　讀者計數(shù)器readcount 　　nrmutex 用于寫者等待已進入讀者退出，所有讀者退出前互斥寫操作　　semaphore rwmutex= 1，rmutex= 1，nrmutex= 1; 　　int readcount = 0;　　reader i&#

28、160; //讀者進程 i=1,2,….　　do{　　P(rwmutex); 　　P(rmutex); 　　readcount++;&l

29、t;p>　　if (readcount == 1) P(nrmutex); //有讀者進入，互斥寫操作　　V(rmutex);　　V(rwmutex);//及時釋放讀寫互斥信號量，允許其它讀、寫進程申請資源　　讀數(shù)據(jù);　　P(r

30、mutex);　　readcount--;　　if (readcount == 0) V(nrmutex); //所有讀者退出，允許寫更新　　V(rmutex);　　}while(1);　　writer j //寫者進程 j

31、 = 1,2,….　　do{　　P(rwmutex); // 互斥后續(xù)其它讀者、寫者　　P(nrmutex); //如有讀者正在讀，等待所有讀者讀完　　寫更新；</p

32、>　　V(nrmutex); //允許后續(xù)新的第一個讀者進入后互斥寫操作　　V(rwmutex); //允許后續(xù)新讀者及其它寫者　　}while(1);　　六程序調(diào)試&

33、lt;b>　　測試數(shù)據(jù)文件格式:　　測試數(shù)據(jù)文件包括n 行測試數(shù)據(jù)，分別描述創(chuàng)建的n 個線程是讀者還是寫者，以及讀寫操作的開始時間和持續(xù)時間。每行測試數(shù)據(jù)包括四個字段，各字段間用空格分隔。第一字段為一個正整數(shù)，表示線程序號。第二字段表示相應線程角色，R 表示讀者是，W 表示寫者。第三字段為一個正數(shù)，表示讀寫操作的開始時間。線程創(chuàng)建后，延時相應時間（單位為秒）后發(fā)出對共享

34、資源的讀寫申請。第四字段為一個正數(shù)，表示讀寫操作的持續(xù)時間。當線程讀寫申請成功后，開始對共享資源的讀寫操作，該操作持續(xù)相應時間后結(jié)束，并釋放共享資源。　　七、源程序代碼　　#include <windows.h>　　#include <ctype.h>

35、 　　#include <stdio.h>　　#include <string.h> 　　#include <stdlib.h> 　　#include <malloc.h> 　　#d

36、efine MAX_PERSON 100　　#define c 0 //讀者　　#define p 1 //寫者　　#define END -1　　#define R c　　#define W p

37、　　typedef struct _Person { 　　HANDLE m_hThread; //定義處理線程的句柄　　int m_nType; //進程類型(讀寫)　　int m_nStartTime; //開始時間<p&g

38、t;　　int m_nWorkTime; //運行時間　　int m_nID;//進程號 　　}Person; 　　Person g_Persons[MAX_PERSON]; 　　int g_NumPerson = 0;&l

39、t;/p>　　long g_CurrentTime= 0; //基本時間片數(shù)　　int g_PersonLists[] = {//進程隊列 　　1, R, 3, 5, 2, W, 4, 5, 3, R, 5, 2, 　　4, R, 6, 5, 5, W, 5,1, 3

40、　　}; 　　int g_NumOfReading = 0;　　int g_NumOfWriteRequest = 0; //申請寫進程的個數(shù) 　　HANDLE g_hReadSemaphore; //讀者信號 <

41、;/p>　　HANDLE g_hWriteSemaphore; //寫者信號　　bool finished = false; //所有的讀完成 　　//bool wfinished = false; //所有的寫完成 　　void C

42、reatePersonList(int *pPersonList); 　　bool CreateReader(int StartTime,int WorkTime,int ID); 　　bool CreateWriter(int StartTime,int WorkTime,int ID); 　　DWORD WI

43、NAPI ReaderProc(LPVOID lpParam);　　DWORD WINAPI WriterProc(LPVOID lpParam);　　int main() 　　{ 　　g_hReadSemaphore = Creat

44、eSemaphore(NULL,1,100,NULL); //創(chuàng)建信號燈,當前可用的資源數(shù)為 1,最大為100 　　g_hWriteSemaphore = CreateSemaphore(NULL,1,100,NULL); //創(chuàng)建信號燈,當前可用的資源數(shù)為 1,最大為100　　CreatePersonList(g_PersonLists);

45、 // 創(chuàng)建所有的讀者和寫者　　printf("Created all the reader and writer\n...\n"); 　　g_CurrentTime = 0; 　　while(true) 　　{ </b&g

46、t;　　g_CurrentTime++; 　　Sleep(300); // 300 ms　　printf("CurrentTime = %d\n",g_CurrentTime); 　　if(finished) return 0;

47、　　} // return 0; 　　}　　void CreatePersonList(int *pPersonLists) 　　{　　int i=0; &l

48、t;/b>　　int *pList = pPersonLists; 　　bool Ret; 　　while(pList[0] != END) 　　{ 　　switch(pList[1])

49、 　　{ 　　case R: 　　Ret = CreateReader(pList[2],pList[3],pList[0]); break; 　　case W: </b

50、>　　Ret = CreateWriter(pList[2],pList[3],pList[0]);　　break; 　　} 　　if(!Ret) &l

51、t;/p>　　printf("Create Person %d is wrong\n",pList[0]); 　　pList += 4; // move to next person list　　}　　} &l

52、t;/b>　　DWORD WINAPI ReaderProc(LPVOID lpParam) 　　//讀過程　　{ 　　Person *pPerson = (Person*)lpP

53、aram; 　　// wait for the start time　　while(g_CurrentTime != pPerson->m_nStartTime) 　　{} 　　printf("Reader%disRe

54、questing ...\n",pPerson->m_nID);printf("\n\n**********************************\n"); 　　// wait for the write request 　　WaitForSingleObject(g_hReadSemaphore,INFIN

55、ITE); 　　if(g_NumOfReading==0) 　　{ 　　WaitForSingleObject(g_hWriteSemaphore,INFINITE); 　　}

56、;　　g_NumOfReading++; 　　ReleaseSemaphore(g_hReadSemaphore,1,NULL); 　　pPerson->m_nStartTime = g_CurrentTime;　　printf("Reader %d is Reading t

57、he Shared Buffer...\n",pPerson->m_nID); 　　printf("\n\n************************************************\n"); 　　while(g_CurrentTime <= pPerson->m_nStartTime

58、 + pPerson->m_nWorkTime) 　　{} 　　printf("Reader %d is Exit...\n",pPerson->m_nID); 　　printf("\n\n**********************

59、**************************\n"); 　　WaitForSingleObject(g_hReadSemaphore,INFINITE); 　　g_NumOfReading--; 　　if(g_NumOfReading == 0) <

60、;b>　　{　　ReleaseSemaphore(g_hWriteSemaphore,1,NULL);//此時沒有讀者,可以寫　　} 　　ReleaseSemaphore(g_hReadSemaphore,1,NULL); &

61、lt;p>　　if(pPerson->m_nID == 4) finished = true; //所有的讀寫完成 　　ExitThread(0); 　　return 0; 　　} 　　DWORD WINAPI Write

62、rProc(LPVOID lpParam) 　　{ 　　Person *pPerson = (Person*)lpParam; 　　// wait for the start time　　while(g_CurrentTime !=

63、pPerson->m_nStartTime)　　{} 　　printf("Writer %d is Requesting ...\n",pPerson->m_nID); 　　printf("\n\n******************

64、******************************\n"); 　　WaitForSingleObject(g_hWriteSemaphore,INFINITE);　　// modify the writer's real start time 　　pPerson->m_nStar

65、tTime = g_CurrentTime; 　　printf("Writer %d is Writting the Shared Buffer...\n",pPerson->m_nID); 　　while(g_CurrentTime <= pPerson->m_nStartTime + pPerson->m_

66、nWorkTime) 　　{} 　　printf("Writer %d is Exit...\n",pPerson->m_nID); 　　printf("\n\n***************************************

67、*********\n"); 　　//g_NumOfWriteRequest--;　　ReleaseSemaphore(g_hWriteSemaphore,1,NULL); 　　if(pPerson->m_nID == 4) finished = true;//所有的讀寫完成

68、　　ExitThread(0); 　　return 0;　　}　　bool CreateReader(int StartTime,int WorkTime,int ID) //寫過程<

69、p>　　{ 　　DWORD dwThreadID; 　　if(g_NumPerson >= MAX_PERSON) 　　return false; 　　Person *pPerson = &g_Persons[g_

70、NumPerson]; 　　pPerson->m_nID = ID;　　pPerson->m_nStartTime = StartTime; 　　pPerson->m_nWorkTime = WorkTime; 　　pPerson->m_nType

71、 = c;　　g_NumPerson++; 　　// 創(chuàng)建一個新的線程 　　pPerson->m_hThread=　　CreateThread(NULL,0,ReaderProc,(LPVOID)pPerson,0,&dwThreadID); </p&

72、gt;　　if(pPerson->m_hThread == NULL) 　　return false; 　　return true; 　　} 　　bool CreateWriter(int StartTim

73、e,int WorkTime,int ID) 　　{ 　　DWORD dwThreadID; 　　if(g_NumPerson >= MAX_PERSON) 　　return false; <p&g

74、t;　　Person *pPerson = &g_Persons[g_NumPerson];　　pPerson->m_nID = ID; 　　pPerson->m_nStartTime = StartTime;　　pPerson->m_nWorkTime = WorkTime;</

75、p>　　pPerson->m_nType = p;　　g_NumPerson++; 　　// 創(chuàng)建一個新的線程 　　pPerson->m_hThread= 　　CreateThread(NULL,0,WriterProc,(LPVO

76、ID)pPerson,0,&dwThreadID);　　if(pPerson->m_hThread == NULL) 　　return false; 　　return true; 　　}<p

77、>　　八、程序測試結(jié)果　　九、心得與體會　　這一次課程設計，讓我體會很深刻?？偟母杏X，學到了很多知識，特別對于linux有了全面的接觸和了解，也開始對linux產(chǎn)生了興趣，它所開放的源碼的確為學計算機的同志們提供了很好的平臺。讀者-寫者問題經(jīng)典的線程同步問題的一個模型。經(jīng)過

78、讀者寫者問題的編寫，我對同步機構(gòu)應用有了深入的了解。懂得了運用信號量實現(xiàn)進程間的互斥。實現(xiàn)了不讓共享資源同時修改。用信號量上的原語操作使臨界段問題的解決比較簡單明了了。讀者寫者問題的編寫，花的時間很多，也學到很多東西。了解支持多道程序的并發(fā)操作系統(tǒng)設計中解決資源共享時進程間的同步與互斥的信號量機制。幾天的試驗，雖然難度有點大，但只要自己花時間去學習，還是會攻克困難的?？傊恳淮握n程設計不僅是我們學習的好機會，而且是我們鍛煉實際動手能力的

眾賞文庫> 全部分類> 畢業(yè)設計

溫馨提示

1. 本站所有資源如無特殊說明，都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等，如果需要附件，請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙，網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預覽，若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間，僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理，對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯，并不能對任何下載內(nèi)容負責。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容，請與我們聯(lián)系，我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

操作系統(tǒng)課程設計-- linux下讀者與寫者的問題實現(xiàn)

文檔簡介

溫馨提示

最新文檔

評論

操作系統(tǒng)課程設計-- linux下讀者與寫者的問題實現(xiàn)

文檔簡介

溫馨提示

最新文檔

評論

免費下載