搜索
操作系统实验报告课程名称操作系统实验课程编号0906553实验项目名称进程的同步学号年级姓名专业学生所在学院指导教师实验室名称地点哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院1第四讲进程的同步一、实验概述1.实验名称进程的同步2.实验目的使用EOS的信号量，编程解决生产者—消费者问题，理解进程同步的意义。调试跟踪EOS信号量的工作过程，理解进程同步的原理。修改EOS的信号量算法，使之支持等待超时唤醒功能（有限等待），加深理解进程同步的原理。3.实验类型验证＋设计4.实验内容（1）准备实验（2）使用EOS的信号量解决生产者－消费者问题（3）调试EOS信号量的工作过程（4）修改EOS的信号量算法二、实验环境EOS操作系统和OSLab集成实验环境，主要运用了C语言。三、实验过程3.需要解决的问题及解答(1)P143，生产者在生产了13号产品后本来要继续生产14号产品，可此时生产者为什么必须等待消费者消费了4号产品后，才能生产14号产品呢？生产者和消费者是怎样使用同步对象来实现该同步过程的呢？这是因为临界资源的限制。临界资源就像产品仓库，只有“产品仓库”空闲生产者才能生产东西，有权向里面放东西。因此它必须要等到消费者，取走产品，临界资源空闲时，才能继续生产14号产品。（2）P147-四思考与练习-2.绘制ps/semaphore.c文件内PsWaitForSemaphore和PsReleaseSemaphore函数的流程图。25.源程序并附上注释#includepsp.hVOIDPsInitializeSemaphore(INPSEMAPHORESemaphore,INLONGInitialCount,INLONGMaximumCount)/*++功能描述：初始化信号量结构体。参数：Semaphore--要初始化的信号量结构体指针。InitialCount--信号量的初始值，不能小于0且不能大于MaximumCount。MaximumCount--信号量的最大值，必须大于0。返回值：无。{ASSERT(InitialCount=0&&InitialCount=MaximumCount&&MaximumCount0);Semaphore-Count=InitialCount;Semaphore-MaximumCount=MaximumCount;ListInitializeHead(&Semaphore-WaitListHead);}STATUS函数开始开始原子操作信号量减一信号量小于0？线程进入阻塞队列原子操作完成函数结束函数开始开始原子操作记录当前信号量的值Semaphore-Count+ReleaseCountSemmaphore-MaxinCount信号量加1Semaphore-Count=0?从阻塞队列唤醒线程返回Status=STATUSSUCESS返回Status=STAUSSEMAPHORLINITEXCEECED函数结束3PsWaitForSemaphore(INPSEMAPHORESemaphore,ININTMilliseconds,INSTATUSi)/*++功能描述：信号量的Wait操作（P操作）。参数：Semaphore--Wait操作的信号量对象。Milliseconds--等待超时上限，单位毫秒。返回值：STATUS_SUCCESS。--*/{BOOLIntState;ASSERT(KeGetIntNesting()==0);//中断环境下不能调用此函数。IntState=KeEnableInterrupts(FALSE);//开始原子操作，禁止中断。//目前仅实现了标准记录型信号量，不支持超时唤醒功能，所以PspWait函数的第二个参数的值只能是INFINITE。if(Semaphore-Count0){Semaphore-Count--;i=STATUS_SUCCESS;}else{i=PspWait(&Semaphore-WaitListHead,Milliseconds);}KeEnableInterrupts(IntState);//原子操作完成，恢复中断。returni;}STATUSPsReleaseSemaphore(INPSEMAPHORESemaphore，INLONGReleaseCount,OUTPLONGPreviousCount)/*++功能描述：信号量的Signal操作（V操作）。参数：Semaphore--Wait操作的信号量对象。--信号量计数增加的数量。当前只能为1。当你修改信号量使之支持超时唤醒功能后，此参数的值能够大于等于1。PreviousCount--返回信号量计数在增加之前的值。返回值：如果成功释放信号量，返回STATUS_SUCCESS。--*/{STATUSStatus;BOOLIntState;IntState=KeEnableInterrupts(FALSE);//开始原子操作，禁止中断。if(Semaphore-Count+ReleaseCountSemaphore-MaximumCount){Status=STATUS_SEMAPHORE_LIMIT_EXCEEDED;}else{if(NULL!=PreviousCount){*PreviousCount=Semaphore-Count;}INTj=Semaphore-Count;while((!ListIsEmpty(&Semaphore-WaitListHead))&&(ReleaseCount)){PspWakeThread(&Semaphore-WaitListHead,STATUS_SUCCESS);PspThreadSchedule();ReleaseCount--;}4Semaphore-Count=j+ReleaseCount;Status=STATUS_SUCCESS;}KeEnableInterrupts(IntState);//原子操作完成，恢复中断。returnStatus;}POBJECT_TYPEPspSemaphoreType=NULL;//用于初始化semaphore结构体的参数结构体。typedefstruct_SEM_CREATE_PARAM{LONGInitialCount;LONGMaximumCount;}SEM_CREATE_PARAM,*PSEM_CREATE_PARAM;//semaphore对象的构造函数，在创建新semaphore对象时被调用。VOIDPspOnCreateSemaphoreObject(INPVOIDSemaphoreObject,INULONG_PTRCreateParam){PsInitializeSemaphore((PSEMAPHORE)SemaphoreObject,((PSEM_CREATE_PARAM)CreateParam)-InitialCount,((PSEM_CREATE_PARAM)CreateParam)-MaximumCount);}////semaphore对象类型的初始化函数。//VOIDPspCreateSemaphoreObjectType(VOID){STATUSStatus;OBJECT_TYPE_INITIALIZERInitializer;Initializer.Create=PspOnCreateSemaphoreObject;Initializer.Delete=NULL;Initializer.Wait=(OB_WAIT_METHOD)PsWaitForSemaphore;Initializer.Read=NULL;Initializer.Write=NULL;Status=ObCreateObjectType(SEMAPHORE,&Initializer,&PspSemaphoreType);if(!EOS_SUCCESS(Status)){KeBugCheck(Failedtocreatesemaphoreobjecttype!);}}////semaphore对象的构造函数。//STATUS5PsCreateSemaphoreObject(INLONGInitialCount,INLONGMaximumCount,INPSTRName,OUTPHANDLESemaphoreHandle){STATUSStatus;PVOIDSemaphoreObject;SEM_CREATE_PARAMCreateParam;if(InitialCount0||MaximumCount=0||InitialCountMaximumCount){returnSTATUS_INVALID_PARAMETER;}//创建信号量对象。CreateParam.InitialCount=InitialCount;CreateParam.MaximumCount=MaximumCount;Status=ObCreateObject(PspSemaphoreType,Name,sizeof(SEMAPHORE),(ULONG_PTR)&CreateParam&SemaphoreObject);if(!EOS_SUCCESS(Status)){returnStatus;}Status=ObCreateHandle(SemaphoreObject,SemaphoreHandle);if(!EOS_SUCCESS(Status)){ObDerefObject(SemaphoreObject);}returnStatus;}////semaphore对象的signal操作函数。//STATUSPsReleaseSemaphoreObject(INHANDLEHandle,INLONGReleaseCount,INPLONGPreviousCount){STATUSStatus;PSEMAPHORESemaphore;if(ReleaseCount1){returnSTATUS_INVALID_PARAMETER;}//由semaphore句柄得到semaphore对象的指针。Status=ObRefObjectByHandle(Handle,PspSemaphoreType,(PVOID*)&Semaphore);if(EOS_SUCCESS(Status)){Status=PsReleaseSemaphore(Semaphore,ReleaseCount,PreviousCount);ObDerefObject(Semaphore);}returnStatus;}#includeEOSApp.h//缓冲池。#defineBUFFER_SIZE10intBuffer[BUFFER_SIZE];6//产品数量。#definePRODUCT_COUNT30//用于生产者和消费者同步的对象句柄。HANDLEMutexHandle;HANDLEEmptySemaphoreHandle;HANDLEFullSemaphoreHandle;//生产者和消费者的线程函数ULONGProducer(PVOIDParam);ULONGConsumer(PVOIDParam);//main函数参数的意义：//argc-argv数组的长度，大小至少为1，argc-1为命令行参数的数量。//argv-字符串指针数组，数组长度为命令行参数个数+1。其中argv[0]固定指向当前进程所执行的可执行文件的路径//符串，argv[1]及其后面的指针指向各个命令行参数。intmain(intargc,char*argv[]){HANDLEProducerHandle;HANDLEConsumerHandle;#ifdef_DEBUG__asm(int$3\nnop);#endif//创建用于互斥访问缓冲池的Mutex对象。MutexHandle=CreateMutex(FALSE,