集美大学操作系统_实验四

集美大学计算机操作系统教程课程实验报告

课程名称：操作系统班级：软件14·实验成绩：

指导教师：范明红姓名：·

实验项目名称：进程同步学号：·上机实践日期：

一、实验目的

1、了解进程互斥、同步及其程序实现；

2、了解进程通信，以及利用进程互斥实现进程通信。

二、实验内容

Linux上，用C语言信号量实现进程对临界资源的互斥访问

1、信号量机制的基本操作：

资源使用者在使用临界资源之前“等待”信号量

资源使用者使用完临界资源后“通知”信号量

2、C语言实现：

注意：以下函数原形在sys/types.h、sys/ipc.h和sys/sem.h包含文件中。

A)创建信号量集

int semget(key_t key,int nsems,int semfllg)

其中：key—创建信号量集关键字。

nsems—信号量集中信号量的数量。

semflg—指定选项及其权限位。

IPC_CREAT—创建新的信号量集

IPC_EXCEL—如果信号量集已经存在，则返回错误。

--和文件、目录一样权限。

返回一个信号量集ID--semid

B) 获得一个已经存在的信号量集

int semget(key_t key,0,0)

key—含义同上。

C)等待、通知一个信号量集

int semop(int semid,struct sembuf *sops,unsigned nsops) semid—由函数semget()产生的。

sops—描述信号量的操作：等待、通知等

struct sembuf{

short sem_num;/*semaphore number */

short sem_op; /*semaphore operation:-1 for waiting*/

short sem_flg; /* operation flag :0、IPC_NOW AIT */ }

nsops—指定信号量集中操作的信号量个数。

D) 控制信号量集的操作

int semctl(int semid,int semnum,int cmd,union semun arg) semid—由semget()创建的信号量集标识。

semnum—信号量数量。

cmd—对信号量semid所进行的操作：SETALL—所有参数。

arg—对信号量集操作的初始数据。

arg的类型：

union semun{

int val; /* 仅用于参数SETV AL*/

struct semid_ds *buf; /*指向IPC_STAT和IPC_SET的semid_ds结构*/

ushort *array; /*用于GETALL和SETALL：指向一个初值的数*/

}；

union semun arg;

本参数主要用于存放各个信号量的初始值。

三、实验要求

用三种方法解决5个哲学家进餐的问题(利用fork()创建5个子进程,模拟五个哲学家.可参照课间列出的三种方法和实验指导实验六中的参考代码.)

四、实验步骤

1.第一种方法：

代码如下：

#include

#include

#include

#include

union semun{

int val;

struct semid_ds *buf;

ushort *array;

struct seminfo *__buf;

};

union semun arg;

int semid;

void philosopher(int i){

struct sembuf sbuf[2];

sbuf[0].sem_num = i;

sbuf[0].sem_flg = SEM_UNDO;

sbuf[1].sem_num = (i + 1) % 5;

sbuf[1].sem_flg = SEM_UNDO;

while(1){

printf("philosopher %d is thinking\n",i);

sleep(2);

printf("philosopher %d is hungry\n",i);

sbuf[0].sem_op = -1;

sbuf[1].sem_op = -1;

semop(semid,&sbuf[0],1);

semop(semid,&sbuf[1],1);

printf("philosopher %d is eating\n",i);

sleep(2);

sbuf[0].sem_op = 1;

sbuf[1].sem_op = 1;

semop(semid,&sbuf[0],1);

semop(semid,&sbuf[1],1);

}

}

int main(){

int key,pid,status,i;

key = ftok("fname",1);

semid = semget(key,4,0666 | IPC_CREAT);

arg.val = 1;

for(i = 0;i < 4;i++){

semctl(semid,i,SETV AL,arg);

}

for(i = 0;i < 5;i++){

pid = fork();

if(pid == 0){

philosopher(i);

}

pid = wait(&status);

}

return 0;

}

运行结果：

2.第二种方法：

代码如下：

#include

#include

#include

#include

union semun{

int val;

struct semid_ds *buf;

ushort *array;

struct seminfo *__buf;

};

union semun arg;

int semid;

void philosopher(int i){

struct sembuf sbuf[2];

sbuf[0].sem_num = i;

sbuf[0].sem_flg = SEM_UNDO;

sbuf[1].sem_num = (i + 1) % 5;

sbuf[1].sem_flg = SEM_UNDO;

while(1){

printf("philosopher %d is thinking\n",i);

sleep(2);

printf("philosopher %d is hungry\n",i);

sbuf[0].sem_op = -1;

sbuf[1].sem_op = -1;

semop(semid,&sbuf[0],1);

semop(semid,&sbuf[1],1);

printf("philosopher %d is eating\n",i);

sleep(2);

sbuf[0].sem_op = 1;

sbuf[1].sem_op = 1;

semop(semid,&sbuf[0],1);

semop(semid,&sbuf[1],1);

}

}

int main(){

int key,pid,status,i;

key = ftok("fname",1);

semid = semget(key,4,0666 | IPC_CREAT);

arg.val = 1;

for(i = 0;i < 4;i++){

semctl(semid,i,SETV AL,arg);

}

for(i = 0;i < 5;i++){

pid = fork();

if(pid == 0){

philosopher(i);

}

}

pid = wait(&status);

return 0;

}

运行结果：

3.第三种方法：

代码如下：

#include

#include

#include

#include

union semun{

int val;

struct semid_ds *buf;

ushort *array;

struct seminfo *__buf;

};

union semun arg;

int semid;

void philosopher(int i){

struct sembuf sbuf[2];

sbuf[0].sem_num = i;

sbuf[0].sem_flg = SEM_UNDO;

sbuf[1].sem_num = (i + 1) % 5;

sbuf[1].sem_flg = SEM_UNDO;

while(1){

printf("philosopher %d is thinking\n",i);

sleep(2);

printf("philosopher %d is hungry\n",i);

if(i % 2 == 0){

sbuf[0].sem_op = -1;

semop(semid,&sbuf[0],1);

sbuf[1].sem_op = -1;

semop(semid,&sbuf[1],1);

}

else{

sbuf[1].sem_op = -1;

semop(semid,&sbuf[1],1);

sbuf[0].sem_op = -1;

semop(semid,&sbuf[0],1);

}

printf("philosopher %d is eating\n",i);

sleep(2);

if(i % 2 == 0){

sbuf[1].sem_op = 1;

semop(semid,&sbuf[1],1);

sbuf[0].sem_op = 1;

semop(semid,&sbuf[0],1);

}

else{

sbuf[0].sem_op = 1;

semop(semid,&sbuf[0],1);

sbuf[1].sem_op = 1;

semop(semid,&sbuf[1],1);

}

}

}

int main(){

int key,pid,status,i;

key = ftok("fname",1);

semid = semget(key,5,0666 | IPC_CREAT);

arg.val = 1;

for(i = 0;i < 5;i++){

semctl(semid,i,SETV AL,arg);

}

for(i = 0;i < 5;i++){

pid = fork();

if(pid == 0){

philosopher(i);

}

}

pid = wait(&status);

return 0;

}

运行结果：

五、实验总结

通过这个实验了解到了两个进程同步的过程,同时对哲学家问题的解决办法有了更全面的认识。