2023年操作系统进程同步实验报告.docx

实验三:进程同步实验一、实验任务：(1)掌握操作系统的进程同步原理；(2)熟悉1 i nux的进程同步原语；(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PV操作由P操作原语和V操作原语组成(原语是不可中断的过程)，对信号量进行操 作，具体定义如下：P(S)：将信号量S的值减1,即S=S-1;假如S3 0,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)：将信号量S的值加1,即$=5 + 1 ；假如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的进 程。(2)信号量信号量(sem叩ho re)的数据结构为一个值和一个指针，指针指向等待该信号量的下一个 进程。信号量的值与相应资源的使用情况有关。当它的值大于。时，表达当前可用资源的数 量;当它的值小于0时，其绝对值表达等待使用该资源的进程个数。注意，信号量的值仅能由 PV操作来改变。一般来说，信号量N 0时,S表达可用资源的数量。执行一次P操作意味着请求分派一 个单位资源，因此S的值减1;当SvO时，表达已经没有可用资源，请求者必须等待别的进程 释放该类资源，它才干运营下去。而执行个V操作意味着释放一个单位资源，因此S的值 加I；若S£0,表达有某些进程正在等待该资源，因此要唤醒一个等待状态的进程，使之运营 下去。(3) 1 in ux的进程同步原语wait ();阻塞父进程,子进程执行;reader10reader15reader220reader225reader230reader235reader240reader245reader250reader255reader260reader265reader270reader275reader280reader285reader290reader295Read 2exit+count=0call writerwrite 0write !write ：iewrite :L5write 20write 25write 30write 35write 40write 45write 50write 55write 60write 65write 70write 75write 80write 85write 90write 95write finish!#i n elude < s y s /ty p os. h >#in c lude <sys / ip c . h>key t ft o k (c h ar * p a thnam e , char pro j );它返回与途径 p ath n amc 相 相应的一个键值。i n t semge t (key_ t key, in t n sems, int semflg)参数key是一个键值，由f t o k获得,唯一标记一个信号灯集，用法与m s g ge t ()中 的key相同；参数n s ems指定打开或者新创建的信号灯集中将包含信号灯的数目；semflg 参数是一些标志位。参数key和semf 1 g的取值，以及何时打开已有信号灯集或者创建一个 新的信号灯集与msggetO中的相应部分相同。该调用返回与健值ke y相相应的信号灯集 描述字。调用返回:成功返回信号灯集描述字，否则返回一1。int semop(int sem i d , st r u c t semb u f * sop s , u nsi g ne d nsop s )；semid是信号灯集I D , sop s指向数组的每一个sembu f结构都刻画一个在特定信号灯 上的操作。nsops为sops指向数组的大小。 i n t semctl (int sem i d, i n t semnum,in t emd, u n ion semun arg)该系统调用实现对信号灯的各种控制操作，参数sem i d指定信号灯集，参数emd指 定具体的操作类型：参数semnum指定对哪个信号灯操作，只对几个特殊的c md操作故 意义;ar g用于设立或返回信号灯信息。三、实验源程序：# incl u de<s y s/1 ypes.h>i n clud e <s y s / ipc. h ># i nc 1 ud e <sy s / s em. h >i n cl u d e <e r rn o . h># i nc 1 u de<s t d 1 ib. h>i nelu d e< s t dio.h># inc 1 ude< f cntl. h > #include<u n ist d . h>i ncl u de <stri n g.h># include <sys /st at.h>in c lude <sys / t ypes.h># i n elude <sys / ip c .h>i ncl u d e < s ys/ s h m.h># defin e P ERM S_I RUSR I S JWUSRd efine S E MKEY (key_t) 0 x 200t y pedef u n i on _s e n um 1 n t va 1 ;st r uct s emid_ds * b u f;ushor t * a rray;)s e mun;i nt s emi d ;s t atic in t c o u nt= 0 ;F I LE*fp,* f pl,* f p 2 ；s t r u ct sembuf prmutex= 0 1 , 0 ),pwmu t ex= 1,- 1 ,0 ,ps= 2, -1,0； stru c t sembuf v r mu t ex=(),l,(),vwmu t ex= 1, 1 ,0 , v s= 2, 1 ,0);i n t in i tsem ()(semun x;x . v a 1=1；if(semid=sem g et(SEMKEY,3,0 6 00|IPC_CRE AT I IPC_EX CL)=-1)if(errno=E EXIST)semid=semg e t(SEM KEY, 3,0);i f (s e mctl(semid, 0, S ETV AL,x)= = - 1 )(p e r r or(" s emctl fa i 1 e d n n )；retur n(-l);Ii f (semctl (semidj , SETVAL,x) =-l)(p er r or("semc t 1 fa i 1 ed n ");ret u rn(-l);)if (semct 1 (semid,2, S ETV A L ,x)=-l)(p err o r ("semctl f a ile d n ");re t urn(-l)；1r e t u rn(semid);)ma i n () i m i，j, k;sta t i c in t a 30；int s hmid;i n t *pint,*pint2,a d dr, ad d r2;for(i=0； i<30;i+)a i=i；1if ( s hm i d= s hmg e t(IPC_PRIVATE,4,PERM)= =- 1 ) fpri n tf(stde r r ,MCr e a t e S h a re Memory Err o r: % s n a",strer r o r ( e r rno);ex i t (1)；)a ddr=sh m at( s h mid,0, 0 );p i nt=( i nt*)addr;*pint=O;s emid=init s e m();i f( f ork() =0 ) /wr iters emop ( s e mid,&pwmutex)；pri n t f ("call w r it e rn");f pl=fopen (na.tx t ",“w “)；for(k= 0 ;k< 2 0;k +)(fprint f (fpl, " % d nu,5*k)；o p r i n t f(Mwrite % d n ”, 5* k );)fclose (fpl);pr i ntf("wr i te fi n i s h! n ");s emo P (semi d , & v wmutex, 1);e xit(O);1e 1 s e(i f (fork ()=O)(/re a d e r 1fisemop(semid,&prm u lex, 1 );a d dr2=shmat ( s hm i d, 0 , 0 );pint 2=(i nt*) addr2;«> i f(*pint 2 =0) semop (sem i d, &pwm u te x J)；* p i n 12=* p int 2 +1;printf("re a der 1 enter- co u nt=%d n ", * p i n t2);®semop( s e mi d ,& v rm u t e x ,1);fp=fopen(na.t x t "，丁);while(! f eof (fp)(fscan f ( f p J%d " ,& i );pri n tf("reader 1 % d n " J );)semop(sem i d,&prmutex, 1);* p int 2 =*pint 2 1 ；prin t f(*'read e r 1 e x it- count=%dn", * p in t 2)；/ c ount=count-1 ;/prin t f (" c ou n t=%dn",co u n t);i f(*pi n t2=0) semop(semid, &v wmu t ex, 1);s e mop (semi d ,&v r mut e x,l);e x i t(0);1else i f(fo r k() = 0 ) /reader(sc mop (semid, &prmutcx, 1);a ddr2= s h m a t(shmi d ,0,0);pin t 2= (in t*)add r 2;if(* pint 2=0) s emop(semid,&pwmu t ex, 1)；*pin t 2=*p i n t 2 +1;printf("R e a d 2 enter+4- coun t =%dn " ,*pint2);/ / p rintf(KRead 2 cou n t=%dnn,cou n t)；/c o un t = 2 ;/ / prin t f( " c o unt=%dnH, co u nt);semop(sem i d,& vrm u t ex, 1 );fp=fopen ("a. t xtn,u r ");while(! fe o f(fp) fscanf(fp；'%d "，&i)；print f ( " r e a der 2 %dn ", i );)sem o p(s e m i d,&prmu t ex,l )；/ / cou n t=c o u n t -1 ；*pint 2 =*pint2-1 ;printf( n Read 2 exit+ c oun t =%dn", *p i n t 2 );/ p r i n t f ("R e ad 2 c o un t =%dn n ,count)；if(*p i nt2 = =O) s e m o p( s e mid,& v wm u t e x ,1)； semop(s e m i d ,&vrmutex,l);e x it(0);)四、实验结果:emcxademo - desktop ： */Downloads$ gcc a.c -o a.exei.c: In function 'main:i.c：69： warning： assignment makes integer from pointer without a casti.c：94： warning： assignment makes integer from pointer without a casti.c：121： warning: assignment makes integer from pointer without a castwrite write write write write write write write write write write write write write write write write write write writedemodemo-desktop：*/Downloads$ ./a.exe writer6 5101520253035404550556065707586859095finish!demcxademo-desktop:*/Downloads$ Read 2 enter+ count=lreader 1 enter-count=2reader 1 0reader 1 5reader 1 10reader 1 '15reader 1 20reader 1 25reader 1 30reader 1 35reader 1 40reader 1 45reader 1 50reader 1 55reader 1 60reader 1 65reader 1 70reader 1 75reader 1 80reader 1 85reader 1 90reader 1 95reader 1 exit-count=lreader 2 6reader 2 5