《操作系统》课程设计报告

《操作系统》课程设计报告一、读者/写者的问题模拟实现读者/写者问题，是指保证一个writer进程必须与其他进程互斥地访问共享对象的同步问题。读者写者问题可以这样的描述：有一群写者和一群读者，写者在写同一本书，读者也在读这本书，多个读者可以同时读这本书，但是只能有一个写者在写书，并且读者必优先，也就是说，读者和写者同时提出请求时，读者优先。当读者提出请求时，需要有一个互斥操作，另外需要有一个信号量S来确定当前是否可操作。信号量机制是支持多道程序的并发操作系统设计中解决资源共享时进程间的同步与互斥的重要机制，而读者写者则是这一机制的一个经典范例。与记录型信号量解决读者——写者问题不同，信号量机制它增加了一个限制，即最多允许RN个读者同时读。为此，又引入了一个信号量L,并赋予初值为RN，通过执行wait（L,1,1）操作来控制读者的数目，每当有一个读者进入时，就要执行wait（L,1,1）操作，使L的值减1。当有RN个读者进入读后，L便减为0，第RN+1个读者要进入读时，必然会因wait（L,1,1）操作失败而堵塞。程序实例：#includewindows.h#includectype.h#includestdio.h#includestring.h#includestdlib.h#includemalloc.h#defineMAX_PERSON100#defineREADER0//读者#defineWRITER1//写者#defineEND-1#defineRREADER#defineWWRITERtypedefstruct_Person{HANDLEm_hThread;//定义处理线程的句柄intm_nType;//进程类型（读写）intm_nStartTime;//开始时间intm_nWorkTime;//运行时间intm_nID;//进程号}Person;Persong_Persons[MAX_PERSON];intg_NumPerson=0;longg_CurrentTime=0;//基本时间片数intg_PersonLists[]={//进程队列1,W,3,5,2,W,16,5,3,R,5,2,4,W,6,5,5,R,4,3,6,R,17,7,END,};intg_NumOfReading=0;intg_NumOfWriteRequest=0;//申请写进程的个数HANDLEg_hReadSemaphore;//读者信号HANDLEg_hWriteSemaphore;//写者信号boolfinished=false;//所有的读完成//boolwfinished=false;//所有的写完成voidCreatePersonList(int*pPersonList);boolCreateReader(intStartTime,intWorkTime,intID);boolCreateWriter(intStartTime,intWorkTime,intID);DWORDWINAPIReaderProc(LPVOIDlpParam);DWORDWINAPIWriterProc(LPVOIDlpParam);intmain(){g_hReadSemaphore=CreateSemaphore(NULL,1,100,NULL);//创建信号灯，当前可用的资源数为1，最大为100g_hWriteSemaphore=CreateSemaphore(NULL,1,100,NULL);//创建信号灯，当前可用的资源数为1，最大为100CreatePersonList(g_PersonLists);//CreateAllthereaderandwritersprintf(Createdallthereaderandwriter\n创建\n);g_CurrentTime=0;while(true){g_CurrentTime++;Sleep(300);//300msprintf(CurrentTime=%d\n,g_CurrentTime);if(finished)return0;}//return0;}voidCreatePersonList(int*pPersonLists){inti=0;int*pList=pPersonLists;boolRet;while(pList[0]!=END){switch(pList[1]){caseR:Ret=CreateReader(pList[2],pList[3],pList[0]);//351,w452,523,654break;caseW:Ret=CreateWriter(pList[2],pList[3],pList[0]);break;}if(!Ret)printf(CreatePerson%diswrong\n,pList[0]);pList+=4;//movetonextpersonlist}}DWORDWINAPIReaderProc(LPVOIDlpParam)//读过程{Person*pPerson=(Person*)lpParam;//waitforthestarttimewhile(g_CurrentTime!=pPerson-m_nStartTime){}printf(Reader%disRequesting等待\n,pPerson-m_nID);printf(\n\n************************************************\n);//waitforthewriterequestWaitForSingleObject(g_hReadSemaphore,INFINITE);if(g_NumOfReading==0){WaitForSingleObject(g_hWriteSemaphore,INFINITE);}g_NumOfReading++;ReleaseSemaphore(g_hReadSemaphore,1,NULL);pPerson-m_nStartTime=g_CurrentTime;printf(Reader%disReadingtheSharedBuffer等待\n,pPerson-m_nID);printf(\n\n************************************************\n);while(g_CurrentTime=pPerson-m_nStartTime+pPerson-m_nWorkTime){}printf(Reader%disExit退出\n,pPerson-m_nID);printf(\n\n************************************************\n);WaitForSingleObject(g_hReadSemaphore,INFINITE);g_NumOfReading--;if(g_NumOfReading==0){ReleaseSemaphore(g_hWriteSemaphore,1,NULL);//此时没有读者，可以写}ReleaseSemaphore(g_hReadSemaphore,1,NULL);if(pPerson-m_nID==4)finished=true;//所有的读写完成ExitThread(0);return0;}DWORDWINAPIWriterProc(LPVOIDlpParam){Person*pPerson=(Person*)lpParam;//waitforthestarttimewhile(g_CurrentTime!=pPerson-m_nStartTime){}printf(Writer%disRequesting请求进行写操作\n,pPerson-m_nID);printf(\n\n************************************************\n);WaitForSingleObject(g_hWriteSemaphore,INFINITE);//modifythewriter'srealstarttimepPerson-m_nStartTime=g_CurrentTime;printf(Writer%disWrittingtheSharedBuffer写内容\n,pPerson-m_nID);while(g_CurrentTime=pPerson-m_nStartTime+pPerson-m_nWorkTime){}printf(Writer%disExit退出\n,pPerson-m_nID);printf(\n\n************************************************\n);//g_NumOfWriteRequest--;ReleaseSemaphore(g_hWriteSemaphore,1,NULL);if(pPerson-m_nID==4)finished=true;//所有的读写完成ExitThread(0);return0;}boolCreateReader(intStartTime,intWorkTime,intID){DWORDdwThreadID;if(g_NumPerson=MAX_PERSON)returnfalse;Person*pPerson=&g_Persons[g_NumPerson];pPerson-m_nID=ID;pPerson-m_nStartTime=StartTime;pPerson-m_nWorkTime=WorkTime;pPerson-m_nType=READER;g_NumPerson++;//CreateanNewThreadpPerson-m_hThread=CreateThread(NULL,0,ReaderProc,(LPVOID)pPerson,0,&dwThreadID);if(pPerson-m_hThread==NULL)returnfalse;returntrue;}boolCreateWriter(intStartTime,intWorkTime,intID){DWORDdwThreadID;if(g_NumPerson=MAX_PERSON)returnfalse;Person*pPerson=&g_Persons[g_NumPerson];pPerson-m_nID=ID;pPerson-m_nStartTime=StartTime;pPerson-m_nWorkTime=WorkTime;pPerson-m_nType=WRITER;g_NumPerson++;//CreateanNewThreadpPerson-m_hThread=CreateThread(NULL,0,WriterProc,(LPVOID)pPerson,0,&dwThreadID);if(pPerson-m_hThread==NULL)returnfalse;returntrue;}二、进程间通信与子进程使用管道进行父子进程间通信，程序首先判断参数是否合法，因为输入的字符将从父进程通过发送到子进程中。然后调用pipe函数创建父子进程用于通信的管道。使用fork函数创建子进程时，子进程会获得与父进程相同的资源，其中包括文件描述符信息。因此，调用fork函数须在pipe函数调用前。当父子进程通过管道进行通信时，files[1]为用于数据写入的文件描述符.因此,在子进程中,要读取管道中的数据可以调用read函数，而读取得文件描述符为files[0]。对于父进程而言，写入数据需要调用write函数，要写入的文件描述为files[1]。程序代码：#includestdio.h#includeunistd.hintmain(intargc,char*