实验二进程同步实验综述

实验2的过程是同步的一、实验目的：掌握基本同步算法，学习使用Linux理解经典的过程同步问题的本质的过程同步机制，掌握相关API的使用方法，使用信号量的机制，可以用多个同步算法实现不发生死锁的哲学家的饮食程序。二、实验平台：虚拟机： VMWare9或更高版本操作系统： Ubuntu 12.04以上编辑器： Gedit | Vim编译器： Gcc三、实验内容：(1)根据哲学家的饮食模型，在Linux控制台环境中建立5个过程，使用semget函数建立一个信号量集(5个信号量，初始值为1 )，模拟哲学家的思考和饮食行为：每个哲学家饿时，拿左手筷子，拿右手筷子为了得到为每个筷子定义一个互斥信号量，首先需要对信号量进行p操作，释放筷子，对信号量进行v操作。伪代码说明：semaphanorechopstick 5= 1，1，1，1 ；第I位哲学家的活动do 1222222222222222222226打印( % dis thinkingn ，I )；打印( % dshunryn ，I )；wait(chopsticki )； 拿左筷子wait(chopstick(i 1) % 5； 拿右筷子打印( % din eatingn ，I )；signal(chopsticki )； 放左筷子signal(chopstick(i 1) % 5； /放右筷子whiletrue；执行该组的过程，观察该过程是否能持续执行，并分析其原因，以观察停滞时会发生什么。(2)要解决哲学家的饮食问题，a .只有哲学家的左右筷子可用的情况下，才能采用允许拿筷子吃饭的方法b .最多4个哲学家同时拿左筷子，最终能保证至少一个哲学家能吃饭的c .奇数号方法a用示例程序显示，用方法b和c写不发生死锁的哲学家的饮食程序。(3)设计程序，实现生产者/消费者进程(线程)的同步和排他。 此程序创建了四个模拟生产者和消费者的流程(或线程)，以实现流程(线程)的同步和排他。实验结果：用a法解决了哲学家吃饭的问题用b法解决哲学家的饮食问题源代码如下#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#includeunion semun举止PPS；结构semid _ ds * buf；unsigned short *array；struct seminfo *_buf；#define ERR_EXIT(m) do perror(m) exit(EXIT_FAILURE) while(0)/获取排他信号量void wait_mutex(int mutex )举止结构sembuf sb= 0，- 1，0 ；操作semop(mutex、sb、1) /排他信号量以下拿筷子void wait_v(int semid，int num )举止struct sembuf sb=num，- 1，0 ；semop(semid、sb、1 )以下放开筷子void signal_p(int semid、int num )举止struct sembuf sb=num，1，0 ；semop(semid、sb、1 )以下/释放互斥变量mutexvoid signal_mutex(int semid0)举止structsembufsb= 0，1，0 ；semop(semid0、sb、1 )以下/ph函数void ph(int num，int semid，int semid0)举止int left=num；int right=(num 1)%5；for (； (请参见)举止打印( % dis thinkingn ，num )；休眠(1)printf(%dshunryn ，num )；休眠(1)/wait操作，控制哲学家最多4人可以吃饭wait_mutex(semid0)wait_v(semid，left )wait_v(semid，right )打印( % di seatingn ，num )；睡眠(1)/signal操作signal_p(semid，right) /放开右筷子signal_p(semid，left) /释放左速子signal_mutex(semid0) /释放排他信号量以下以下/主函数int main(int argc，char *argv )举止int semid、semid0；/创建两个信号量集semid0=semget(IPC_PRIVATE，1，IPC_CREAT | 0666 )semid=semget(IPC_PRIVATE，5，IPC_CREAT | 0666 )/union semun su；su.val=1；PS；for(i=0； i5； PS )举止/semctl ()系统调用在一个信号量集(或集中的一个信号量)上执行各种控制操作semctl(semid、I、SETVAL、su )以下设定semid0信号量的初始值union semun su0；su0.val=4；semctl (semid 0，0，SETVAL，su0 )/创建四个子进程int num=0；pid_t pid；for(i=1； i5； PS )举止pid=fork ()；PS (PS0) err _ exit ( fork )； 以下PS (PS=0) S=I； break； 以下以下第二个哲学家应该做的事ph (数字、semid、semid0)返回0；以下执行结果用c法解决哲学家的饮食问题#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#includeunion semun举止PPS；结构semid _ ds * buf；unsigned short *array；struct seminfo *_buf；#define ERR_EXIT(m) do perror(m) exit(EXIT_FAILURE) while(0)拿筷子void wait_v(int semid，int num )举止struct sembuf sb=num，- 1，0 ；semop (编号、sb、1 )以下放开筷子void signal_p(int semid、int num )举止struct sembuf sb=num，- 1，0 ；semop (编号、sb、1 )以下/科学家应该做的事void ph(int semid，int num )举止for (； 死循环。举止/判断哲学家的号码是奇数还是偶数/奇数先申请左边的筷子，偶数先申请右边的筷子PS (PS % 2！=0)/奇数判定printf(%disthinkingn ，num )；休眠(1)printf(%dshunryn ，num )；休眠(1)/wait操作wait_v(semid，num )wait_v(semid，(num 1)%5)打印( % di seatingn ，num )；休眠(1)/signal操作signal_p(semid，(num 1)%5)signal_p(semid，num )以下PS (数字%2=0)判断偶数printf(%disthinkingn ，num )；休眠(1)printf(%dshunryn ，num )；休眠(1)/wait操作wait_v(semid，(num 1)%5)wait_v(semid，num )/signal操作signal_p(semid，num )signal_p(semid，(num 1)%5)以下以下以下int main(int argc，char *argv )举止PR semid/创建五个信号量semid=semget(IPC_PRIVATE，5，IPC_CREAT | 0666 )union semun su；su.val=1；PS；for(i=0； i5； PS )举止请注意/第二个参数也是索引semctl(semid、I、SETVAL、su )以下/创建四个子进程pid_t pid；int num=5；for(i=0； i4； PS )举止pid=fork ()；PK (PS0) err _ exit ( fork )； 以下PS (PS=0) PS=I； break； 以下以下/哲学家应该做的事ph(semid，num )返回0；以下生产者和消费者的同步和排他源代码如下所示：#include#include#include#include#include#define N 2 /消费者或生产者的数量#define M 10 /缓冲区数int in=0； /生产者放置产品的地方输入输出=0； /消费者取产品的地方int buff=0； /缓冲区初始化为0，最初没有产品sem_t empty_sem； /同步信号量，满时阻止生产者出产sem_t full_sem； /同步信号量，没有产品时停止消费者消费pthread_mutex_t mutex； /互斥信号量，一次只能访问一个线程缓冲区int product_id=0； /生产者idint prochase_id=0； /消费者id/*打印缓冲区时*/void打印()举止PS；for(i=0； PS； PS )printf(%d ，buffi )；printf(n )；以下/*生产者的方法*/void *product ()举止int id= product_id；while(1)举止可以用sleep的数量调节生产和消费的速度，容易观察休眠(1)/sleep(1)sem_wait(empty_sem )pthread_mutex_lock(mutex )in=in % M；打印(产品% din % d.like :t 、id、in )；buffin=1；print ()；in；pthread_mutex_unlock(mutex )sem_post(full_sem )以下以下/