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网络操作系统课程设计P、V操作及进程同步的实现与IP地址获取实现学号： 061007303 姓名： 陈雨玲 指导老师： 陈建辉 计算机科学与应用系目录：操作系统原理一、实验题目.3二、设计思想说明.3三、系统结构说明.3四、数据结构说明.4五、各模块的算法流程图.5六、程序运算及清单.5七、使用说明书.10网络程序设计八、IP地址程序及注释.10九、运行结果.11十、体会与建议.12操作系统课程设计一.实验题目.有一个理发师，一把理发椅和n把提供给等候理发的顾客座的椅子。如果没有顾客，则理发师便在理发椅子上睡觉；当第一个顾客到来时，必须唤醒该理发师进行理发；如果理发师正在理发时又有顾客到来，则如果有空椅子可坐，他就坐下来等待，如果没有空椅子，他就离开理发店。顾客不分优先级 此题可看作是n个生产者和1个消费者问题。顾客作为生产者，每到来一个就使计数器rc增加1，以便让理发师理发（相当于消费）至最后一个顾客（相当于产品）。并且，第1个到来的顾客应负责唤醒理发师；如果不是第1个到达的顾客，则在有空椅子的情况下坐下等待，否则离开理发店（该消息可由计数器rc获得）。题目要求：（1）定义信号量并将P、V操作定义为带参数（2）以输出字符串的形式表示理发师和顾客的行为。（3）设计适当的数据结构和函数描述顾客等待队列和“唤醒”理发师理发过程，以及没有顾客时的“阻塞”理发师过程。（4）编程时需考虑理发师和顾客对应的程序是并发操作的。提示：可利用随机函数模拟并发操作。（5）理发师和顾客两个进程各自调用一个函数模拟生产及消费的操作。消费者进程开始时首先测试生产者是否存在，若不存在，则循环测试直到生产者出现为止。消费者如果是第一次执行即转为睡眠状态，则直到生产者完成产品后再唤醒消费者，然后两者协调地工作下去。二.设计思想说明题目中要求描述理发师和顾客的行为，因此需要两类进程Barber ()和Customer()分别描述理发师和顾客的行为。当理发师睡觉时顾客近来需要唤醒理发师为其理发，当有顾客时理发师为其理发，没有的时候理发师睡觉，因此理发师和顾客之间是同步的关系，由于每次理发师只能为一个人理发，且可供等侯的椅子有限只有n把，即理发师和椅子是临界资源，所以顾客之间是互斥的关系。故引入3个信号量和一个控制变量：1)控制变量waiting用来记录等候理发的顾客数，初值均为0；2)信号量customers用来记录等候理发的顾客数，并用作阻塞理发师进程，初值为0；3)信号量barbers用来记录正在等候顾客的理发师数，并用作阻塞顾客进程，初值为0；4)信号量mutex用于互斥，初值为1 当营业时，店门口挂上“营业中，欢迎光临”，每来一个顾客响应“叮咚”，计数多一，多来一个客人。如果有位置，顾客则坐下，待到理发师完成手中的任务，理发师理下一个客人。如此，理发师就可以有条不稳的做好自己的工作。三.系统结构的说明 Main()-chairs-waiting-count-finish 当有顾客来时，理发师醒来。Count+1,理发师工作。 没来一个顾客，count+1,直到顾客数到n个，此时椅子坐满，不能再容纳顾客。 只有到理发师完成一个理发任务才能空出一个位子，容纳新来的顾客。 如此，顾客在店里不断的流动。这个设计中，共包括的函数有：void cuthair() /理发函数void gethaircut() /取得下一个顾客进行理发int main(int argc, char* argv) 四.数据结构的说明在此，我采用的是相互链接的关系数据。结点结构如下：int long waiting(0); /正在等待的顾客的数目 int chairs; /椅子的总数目 char open_door; /开门 char close_door; /关门 int count(0); /顾客的号码数 int finish(0); /理发完毕的顾客数目 count+; /来的是第几个顾客 每个结点存放作业的所有属性数据,所有结点通过头指针连接而成,结点与结点中由结点自带的指针相连,便于工作和记录。作业一HEAD头任务作业二。作业N五.各模块的算法流程图 算法中，先来先服务，因为按照顾客到来的先后顺利，理发师酌情给他们理发，没有捷径可走。容纳顾客数量最多为椅子的数量。 理发算法中：当第一个顾客到来时，理发师需要从sleep状态醒来。如果完成一个任务，则cuchair，而完成后，程序直接进行getchaircut。响应比优先算法,首先是将HEAD整个链表复制过来形成高响应比链表,然后每执行一次就算出正在执行理发任务以后所有结点的响应比,查找出响应比最高的那个结点（最先到达的顾客），这样执行下一个结点时,必定是未执行所有结点中,响应比最高的结点.由于各种算法之间都有相似之处,都包括顺序执行,和节点指针的连接,而且在系统结构说明部分记数程序中：没来一个顾客，自动输出“叮咚”，count+1，当理发师有任务在进行时，顾客则自动占用一张椅子等待。 这个程序包含的算法模块不多，所以在此不再详述。void gethaircut()顾客理发顾客流动作业中。理下一个顾客直到没有顾客Count+1停业休息六.程序运行及清单（其中包括书面源程序，实验的检查结果、程序的运行情况）（1）.PV操作代码如下: int waiting=0 ； /等候理发的顾客数 int chairs=n； /为顾客准备的椅子数 semaphore customers=0, barbers=0,mutex=1; barber() while(TRUE); /理完一人,还有顾客吗? P(cutomers); /若无顾客,理发师睡眠 P(mutex); /进程互斥 waiting := waiting 1; /等候顾客数少一个 V(barbers); /理发师去为一个顾客理发 V(mutex); /开放临界区 cut-hair( ); /正在理发 customer() P(mutex); /进程互斥 if (waiting) waiting := waiting+1; / 等候顾客数加1 V(customers); /必要的话唤醒理发师 V(mutex); /开放临界区 P(barbers); /无理发师, 顾客坐着养神 get-haircut( ); /一个顾客坐下等理/ else V(mutex); /人满了,走吧! （2）.详细实现： 椅子数目可以设置;程序采用用随机数产生顾客进程,也就是顾客按照随机数自动到来,这样更加接近现实生活;对于理发师,当顾客到来后去理发，如果没有顾客继续睡觉，当理完一个后，判断是否有等待，有则叫下一个来理发，没有的话去睡觉。对于客人，先看理发师是空闲还是忙，空闲则去理发，忙着的话则看是否有位置等待，有则坐下等，没有的话则离开。对于理发时间，是取系统时间来控制，设理发时间为10秒，当两次时间差大于等于10时表示理完叫下一位，小于则继续理发。并且还能控制是否开门营业,当理发师为10个以上顾客理发完成并且没有人在等待时,可以决定是否关门休息. （3）代码如下: #include windows.h #include iostream.h #include math.h #define random (rand()*10000)/RAND_MAX /定义一个随机函数来产生顾客，并且使两个顾客间的时间少于10秒 int long waiting(0); /正在等待的顾客的数目 int chairs; /椅子的总数目 char open_door; /开门 char close_door; /关门 int count(0); /顾客的号码数 int finish(0); /理发完毕的顾客数目 DWORD a; void cuthair() :Sleep (10000); cout理发完成 !endl; /理发师理发函数，用时10秒 void gethaircut() :Sleep (10001); /顾客被理发的函数，为了和理发师之间有所区别，比理发师理发时间长0.001秒。 cout第finish个顾客理发完毕,离开 endl; HANDLE Mutex=:CreateMutex(NULL, FALSE, Mutex); /用来实现进程的互斥 HANDLE barbers=:CreateSemaphore(NULL, 1,1, barbers);/定义信号量来进行线程间的同步 HANDLE customers=:CreateSemaphore(NULL,0,3,customers); DWORD WINAPI customer(LPVOID pParm2) /顾客的线程 :WaitForSingleObject(Mutex ,INFINITE); /p(mutex)来进行互斥操作 count+; /来的是第几个顾客 cout叮咚！第 count 个顾客来了 endl; if (waitingchairs) /如果还有椅子可以坐 if (waiting!=0) cout此时有waiting 个人在等待理发endl; else cout没有人在等待endl; /输出有多少人在等待 waiting+; cout还有chairs-waiting+1个座位endl; cout有座位，顾客已经坐下endl; :ReleaseSemaphore(customers,1,NULL);/v(customer) :ResumeThread(customers);/唤醒理发师进程 :ReleaseMutex(Mutex);/释放互斥量，以便其他线程使用 :WaitForSingleObject(barbers,INFINITE);/等待理发 gethaircut(); /理发并离开 else cout座位已满，第count个顾客离开endl; /没有椅子，顾客直接离开 :ReleaseMutex(Mutex); return 0; DWORD WINAPI barber(LPVOID pParm1) /理发师的线程 while(true) /一直执行 :WaitForSingleObject(customers,INFINITE);/p(customers)，等待顾客 :WaitForSingleObject(Mutex,INFINITE); /等待互斥量 waiting-; /等待的人数减一 :ReleaseSemaphore(barbers,1,NULL); /释放信号量 :ResumeThread(barbers); /唤醒顾客进程 :ReleaseMutex(Mutex); /v(mutex); cuthair(); /理发 finish+; /理发完毕的顾客数目加一 return 0; int main(int argc, char* argv) coutchairs; cout理发店共有chairs把椅子endl; /设置椅子数目 cout开门接待顾客吗?Y/Nopen_door; while (open_door!=y) coutendl*对不起，尚未开门！*endl; cout开门接待顾客吗?Y/Nopen_door; HANDLE hThread1; HANDLE hThread2; hThread2=:CreateThread (NULL,0,barber,NULL,0,NULL); /产生一个理发师进程 while(close_door!=y) :Sleep(random); /顾客随机到来 hThread1=:CreateThread(NULL,0,customer,NULL,a,NULL); coutendl*营业中，欢迎光临！*=10&waiting=0) /如果完成数超过10并且没有人等待 cout已经为finish个顾客理发了，要关门下班吗?close_door; return close_door; else ; if (close_door=y) cout*对不起，暂停营业！*endl; return 0; 七.使用说明书（即用户手册）（内容包含如何登录、退出、读、写、等操作说明）这个课程设计是用C+BUIDER 6来编写的,用C+写只是为了能单步实验中的源程序名为: 执行程序名为: 网络程序设计八、IP地址程序及注释includestdafx.h#includewindows.h#include#includestdio.h#includestdlib.h#includestring.hvoid CheckIP(void) /定义check函数，用于取本机的ip地址WORD wVersionRequested; /WORD类型变量，用于存放WINDSOCk版本WSADATA wsaData;char name255;/定义用于存放获得主机名的变量CString ip;/定义IP地址变量PHOSTENT hostinfo;wVersionRequested = MAKEWORD(2,0);/调用MAKEWORD()获得Winsocl版本的正确值，用于下面的加载Winscok库if ( WSAStartup ( wVersionRequested , &wsaData ) = 0 ) /加载Winsock库，如果WSAStartup()函数返回值为0，说明加载成功，程序可以继续往下执行 if( gethostname(