最后交稿课程设计

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。

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。

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1V(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/ }elseV(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 (waiting<chairs) //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;}elsecout<<"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[]){cout<<"请输入椅子的总数目:";cin>>chairs;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/N"<<endl; //是否开门营业cin>>open_door;while (open_door!='y'){cout<<endl<<"********对不起，尚未开门！********"<<endl;cout<<"开门接待顾客吗?Y/N"<<endl;cin>>open_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);cout<<endl<<"********营业中，欢迎光临！********"<<endl;if (finish>=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?"<<endl; //提示是否关门cin>>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include"stdafx.h"#include"windows.h"#include<winsock.h>#include"stdio.h"#include"stdlib.h"#include"string.h"void 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 name[255];//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(name,sizeof(name)) == 0 ){//如果成功，将本地主机名存放入由name参数指定的缓冲区种if((hostinfo = gethostbyname(name))!=NULL){//这是获取主机，如果获得主机名成功的话，将返回一个指针，指向hostinfo,hostinfo为PHOSTENT型的变量。