Linux内核编程实验报告6.doc

Linux内核分析实验报告实验题目： 构造新内核同步机制实验实验目的：设计同步原语模拟内核信号量。硬件环境：内存1G以上软件环境：Linux（Ubuntu） 2-6实验步骤： usr/src/linux-2.6.33.2/ipc/shm.c一：实验原理简介： 信号量负责对共享缓冲区的互斥，主要实现的方法有信号量的声明（sys_sema_open），在特定信号量的等待（sys_sema_wait），将特定信号量上的等待进程唤醒（sys_sema_signal），删除特定信号量（sys_sema_close）。 声明信号量 ：声明新的信号量结构，对本信号量等待队列初始化，本信号量信号灯数目初始化，然后将其放入信号量等待队列中。在特定信号量的等待 ：如果信号灯数目大于0，说明还有资源可以利用，将信号灯数目-1。否则，说明没有资源可用，将本进程置为WQ_FLAG_EXCLUSIVE，放入等待队列，调用schedule（），重新调度其他进程。Schedule（）方法后是finish_wait() 方法，当进程被唤醒后，首先执行此方法。此方法将进程真正地从等待队列中弹出。唤醒信号量上的等待进程 ：进程即将从缓冲区离开，将信号灯的数目+1。此时，如果等待队列中还有等待进程（判断条件是信号灯的数目0），则从等待队列中弹出一个进程，使其状态变为RUNNING，等待被调度。删除特定信号量 ：给出信号量的编号，判断等待队列上是否还有等待的进程，如果有的话，将所有的进程均从队列中弹出。然后从信号量的队列中删除编号是输入数字的信号量结构。二：体结构：typedef struct _semaint key;/本信号量编号int number;/本信号量信号灯个数wait_queue_head_t *p; / 系统等待队列首指针struct _sema *next;/所有信号量以链形式串在一起，本属性指向下一信号量结构sema;三：主要函数简介 ：1. 系统函数 wake_up() 唤醒等待队列中所有没有设置WQ_FLAG_EXELUSIVE的节 点对应的进程，并且唤醒等待队列中第一个设置标记WQ_FLAG_EXELUSIVE的进程 Wake_up_all() 除了唤醒等待队列中所有没有设置WQ_FLAG_EXELUSIVE的节点对应的进程外，还唤醒所有设置了此标记位的进程。prepare_to_wait(queue, &wait, flag); 将进程以设置的标志位放入等待队列中。finish_wait(queue,&wait); 将进程从队列中弹出2 自定义函数（位置：/usr/src/linux-2.6.33.2/ipc/shm.c） 1 sema * check_sema_key(int key,sema *prev)作用：检查以key值为编号的信号量是否存在于当前的信号量链中2 asmlinkage int sys_sema_open(int key,int number) 作用：如果key=0声明一个新的信号量（链表的插入），如果key!=0,返回key值。 3 asmlinkage int sys_sema_wait(int key) 作用： 如果信号灯数目大于0，说明还有资源可以利用，将信号灯数目-1。否则，说明没有资源可用，将本进程置为WQ_FLAG_EXCLUSIVE，放入等待队列，调用schedule（），重新调度其他进程。Schedule（）方法后是finish_wait() 方法，当进程被唤醒后，首先执行此方法。此方法将进程真正地从等待队列中弹出。 4. asmlinkage int sys_sema_signal(int key)作用：进程即将从缓冲区离开，将信号灯的数目+1。此时，如果等待队列中还有等待进程（判断条件是信号灯的数目0），则从等待队列中弹出一个进程，使其状态变为RUNNING，等待被调度。5. int wake_up_all_ones(int key)作用：唤醒key编号信号量上所有的等待进程。 6. asmlinkage int sys_sema_close(int key)作用：给出信号量的编号，判断等待队列上是否还有等待的进程，如果有的话，将所有的进程均从队列中弹出。然后从信号量的队列中删除编号是输入数字的信号量结构。 五：结果检测：设定信号量的number值是2， 生成3个进程，三个进程争夺两个资源。为了使实验结果明显，进程每次执行时候，使之输出110 10个数字。预期结果：三个shell中只有两个进程输出，一个停滞。此时，左右上角进程执行中间进程等待。此时，左上角，中间进程执行，右上角进程停滞。结果：三个进程中有两个进程同时输出，另一个进程等待，正确 。 结论分析与体会： 信号量是是内核中重要的同步机制，可以控制对共享数据的读写。原理简单，但是一些编程的细节要注意，比如指针。 附：程序源代码/* #include #include #include int buffer2;int ptr_buffer; int main(int argc, char * argv) int i,ii,j,value=0; if(argc != 2) printf(wrong argsn ); return -1; i = (atoi(argv1); int jieshou=syscall(338,i,2);/ the number of semaphore printf(the semaphore you declare is NO.%dn,jieshou); printf (the number of semaphore of all is %dn,syscall(342); /if(i=1)/producer int j,xunhuan; for(j=0;j=10;j+) /printf(come heren); if(jieshou!=2) return -1; int j=syscall(339,jieshou);/ printf( the process %d is in the buffern,getpid(); for(xunhuan=0;xunhuan10;xunhuan+) sleep(1);