Nachos 实验3：Synchronization Using Semaphores.doc

实验目标在本次实验中，使用信号量，编写一段程序解决生产者/消费者同步问题。完成本次试验，理解Nachos的信号量是如何实现的生产者/消费者问题是如何用信号量实现的在Nachos中是如何创建并发线程的在Nachos下是如何测试和debug的实验环境Linux关键源代码注释Ringring与slot的关系如图所示，在prodcons+中，定义ring的BUFF_SIZE大小为3。生产者nempty-P();查看buffer是否有空,if nempty0,nempty=nempty -1(用nempty代替nempty.value，下nfull同).mutex-P();加锁.向ring中放入message信息.mutex-V();解锁.nfull-V();通知消费者buffer有新信息,nfull=nfull+1.关键代码如下：voidProducer(_int which) int num;slot *message = new slot(0,0);/建立slot实例，此信息message将被放到ring buffer里。每个信息message有一个id和一个value。/每个生产者产生的商品的个数必须使用N_MESSG限定，否则程序没有结束 for (num = 0; num thread_id=which; /producer的id message-value=num; /产生的message的编号 nempty-P(); mutex-P(); ring-Put(message); mutex-V(); nfull-V(); 消费者nfull-P();查看buffer中是否有信息,if nfull0,nfull-1.mutex-P();加锁.从ring buffer中取出信息.mutex-V();解锁.nempty-V();通知生产者bufferr有空nempty=nempty+1.关键代码如下：voidConsumer(_int which) char strMAXLEN; char fnameLINELEN; int fd; slot *message = new slot(0,0); / to form a output file name for this consumer thread. / all the messages received by this consumer will be recorded in / this file. sprintf(fname, tmp_%d, which); / create a file. Note that this is a UNIX system call. if ( (fd = creat(fname, 0600) ) = -1) perror(creat: file create failed); Exit(1); /不需要规定每个消费者消费的商品的个数 for (; ; ) nfull-P(); mutex-P(); ring-Get(message); mutex-V(); nempty-V(); / form a string to record the message sprintf(str,producer id - %d; Message number - %d;n, message-thread_id, message-value); / write this string into the output file of this consumer. / note that this is another UNIX system call. if ( write(fd, str, strlen(str) = -1 ) perror(write: write failed); Exit(1); 生产者/消费者问题的解决mutex = new Semaphore(mutux,1);信号量初始化为1，才能起到加锁功能nfull = new Semaphore(full,0);nfull的大小在生产者没生产前为0nempty = new Semaphore(empty,BUFF_SIZE);nempty的大小应该为buffer的大小创建线程生成一个生产者的代码：producersi = new Thread(prod_namesi);producersi - Fork(Producer,i);关键代码如下：voidProdCons() int i;/建立信号量mutex = new Semaphore(mutux,1); nfull = new Semaphore(full,0); nempty = new Semaphore(empty,BUFF_SIZE); / 建立ring buffer，大小为BUFF_SIZE ring = new Ring(BUFF_SIZE); / 建立并唤醒 N_PROD个生产者线程 for (i=0; i Fork(Producer,i); ; / 建立并唤醒N_CONS 个消费者线程 for (i=0; i Fork(Consumer,i); ;调试记录源代码中exit(0)没有大写，增加了许多无谓的劳动。调试过程中因为消费者消费记录写入文件部分一直报错，曾打算将写入文件改为终端显示，但这最终将会看到生产者产生的商品按产生顺序被顺序打印，根本无法看出是那个被消费者获取。后来终于注意到Exit，顺利通过调试。运行分析输出文件：The contents of tmp_0producer_id-0; Message number -0;producer_id-0; Message number -1;the contents of tmp_1producer_id-0; Message number -2;producer_id-0; Message number -3;producer_id-1; Message number -0;producer_id-1; Message nu