写者优先
北理工操作系统实验二读者写者问题
本科实验报告实验名称：操作系统原理实验（读者写者问题）课程名称：操作系统原理实验时间：2015.10.30 任课教师：王耀威实验地点：10#102实验教师：苏京霞实验类型： 原理验证□综合设计□自主创新学生姓名：孙嘉明学号/班级：1120121474/05611202 组号：学院：信息与电子学院同组搭档：专业：信息对抗技术成绩：实验二：读者写者问题一、实验目的1.通过编写和调试程序以加深对进程、线程管理方案的理解；2.熟悉Windows多线程程序设计方法；二、实验要求在Windows环境下，创建一个控制台进程，此进程包含n个线程。
用这n个线程来表示n个读者或写者。
每个线程按相应测试数据文件（后面介绍）的要求进行读写操作。
用信号量机制分别实现读者优先和写者优先问题。
读者-写者问题的读写操作限制（包括读者优先和写者优先）1）写-写互斥：不能有两个写者同时进行写操作2）读-写互斥：不能同时有一个线程在读，而另一个线程在写。
3）读-读允许：可以有一个或多个读者在读。
读者优先的附加限制：如果读者申请进行读操作时已有另一个读者正在进行读操作，则该读者可直接开始读操作。
运行结果显示要求：要求在每个线程创建、发出读写申请、开始读写操作和结束读写操作时分别显示一行提示信息，以确定所有处理都遵守相应的读写操作限制。
测试数据文件包括 n行测试数据，分别描述创建的n个线程是读者还是写者，以及读写操作的开始时间和持续时间。
每行测试数据包括四个字段，每个字段间用空格分隔。
第1个字段为正整数，表示线程的序号。
第2个字段表示线程的角色，R表示读者，W表示写者。
第3个字段为一个正数，表示读写开始时间：线程创建后，延迟相应时间（单位为秒）后发出对共享资源的读写申请。
第4个字段为一个正数，表示读写操作的延迟时间。
当线程读写申请成功后，开始对共享资源进行读写操作，该操作持续相应时间后结束，释放该资源。
下面是一个测试数据文件的例子(在记事本手工录入数据)：1 R 3 52 W 4 53 R 5 24 R 6 55 W 5.1 3三、实验环境硬件设备：个人计算机。
读者写者问题实验报告
读者写者问题实验报告1. 引言读者写者问题是操作系统中的经典同步问题，用于研究多线程环境下对共享资源的访问和保护。
在该问题中，有多个读者和写者同时对一个共享资源进行操作，需要保证并发访问时的正确性和效率。
通过本实验，我们将探讨读者写者问题的解决方案，并比较不同算法的性能差异。
2. 实验目标本实验的主要目标是通过实现和比较不同的读者写者问题算法，深入了解并发访问的挑战和解决方案。
具体而言，我们将研究以下几个方面：•设计并实现读者写者问题的解决方案•比较不同算法的性能差异•分析可能的优化策略3. 实验方法我们将使用Python编程语言来实现读者写者问题的解决方案。
在实验过程中，我们将尝试以下几种常见的算法：3.1. 读者优先算法在读者优先算法中，当有读者在访问共享资源时，其他读者可以同时访问，但写者需要等待。
只有当所有读者完成访问后，写者才能获得访问权限。
3.2. 写者优先算法在写者优先算法中，当有写者在访问共享资源时，其他读者和写者都需要等待。
只有当写者完成访问后，其他读者或写者才能获得访问权限。
3.3. 公平算法在公平算法中，读者和写者的访问权限是公平的，先到先得。
无论读者还是写者，都需要按照到达的顺序依次获取访问权限。
4. 实验步骤下面是我们实施实验的具体步骤：4.1. 实现基本的读者写者问题解决方案我们首先实现基本的读者写者问题解决方案，包括读者和写者的线程逻辑和共享资源的访问控制。
我们将使用互斥锁和条件变量来保证并发访问的正确性。
4.2. 实现读者优先算法在已有的基本解决方案的基础上，我们实现读者优先算法。
我们将通过优化访问控制的逻辑来实现读者优先的特性。
4.3. 实现写者优先算法类似地，我们在基本解决方案的基础上实现写者优先算法。
我们将调整访问控制的逻辑，使得写者优先于其他读者和写者。
4.4. 实现公平算法最后，我们实现公平算法。
我们将结合队列和条件变量等技术来确保读者和写者的访问顺序是公平的。
操作系统PV操作经典例题与答案
P(mutex)
custNum--；
V(mutex)
V(wait)
}
理发师进程：
While{
P(mutex)
If(custNum ==0){
V(mutex)
P(Barber)
}else{
V(mutex)
理发
}
}
V(SM);
i = (i+1) %k;
};
Receive：
j =0;//标记取产品的缓存区位置
SM=0；//信号量，标记初始没有消息
ReadCount=0；//读进程计数器
Mutex =1；//读进程互斥信号量
SW=0; //信号量，读进程在此信号量等待
while (true) {
P(SM);
从Buffer[j]取消息;
V(W);
Else if(rw>0)
V(R)
rw--
V(mutex);
};
3.理发师睡觉问题
理发店里有一位理发师，一把理发椅和N把供等候理发的顾客坐的椅子
如果没有顾客,则理发师便在理发椅上睡觉。当一个顾客到来时，他必须先唤醒理发师
如果顾客到来时理发师正在理发，则如果有空椅子，可坐下来等；否则离开
Wait =0;表示等待顾客资源；
V(R)
rw--
}
V(mutex);
读
P(mutex);
rc--;
if (rc==0){
If（wc>0）V(w)
}
V(mutex);
};
写者：
while (true) {
P(mutex);
wc++;
if((wc >1)||(rc>0)){
读者写者问题
3)读读允许,即可以有2个以上的读者同时读
将所有的读者与所有的写者分别放进两个等待队列中,当读允许时就让读者队列释放一个或多个读者,当写允许时,释放第一个写者操作。读者写者问题的定义如下:有一个许多进程共享的数据区,这个数据区可以就是一个文件或者主存的一块空间;有一些只读取这个数据区的进程(Reader)与一些只往数据区写数据的进程(Writer),此外还需要满足以下条件:1)任意多个读进程可以同时读这个文件;2)一次只有一个写进程可以往文件中写;3)如果一个写进程正在进行操作,禁止任何读进程度文件。我们需要分两种情况实现该问题:
一设计概述
所谓读者写者问题,就是指保证一个writer进程必须与其她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,有一群写者与一群读者,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,但就是,只能有一个写者在写书,并且,读者必写者优先,也就就是说,读者与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来当前就是否可操作。
信号量机制就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,而读者写者问题则就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。对利用信号量来解决读者—写者问题的描述如下:
读者-写者问题解答
2.读者—写者问题读者—写者问题（Readers-Writers problem）也是一个经典的并发程序设计问题，是经常出现的一种同步问题。
计算机系统中的数据（文件、记录）常被多个进程共享，但其中某些进程可能只要求读数据（称为读者Reader）；另一些进程则要求修改数据（称为写者Writer）。
就共享数据而言，Reader和Writer是两组并发进程共享一组数据区，要求：（1）允许多个读者同时执行读操作；（2）不允许读者、写者同时操作；（3）不允许多个写者同时操作。
Reader和Writer的同步问题分为读者优先、弱写者优先（公平竞争）和强写者优先三种情况，它们的处理方式不同。
（1）读者优先。
对于读者优先，应满足下列条件：如果新读者到：①无读者、写者，新读者可以读；②有写者等待，但有其它读者正在读，则新读者也可以读；③有写者写，新读者等待。
如果新写者到：①无读者，新写者可以写；②有读者，新写者等待；③有其它写者，新写者等待。
单纯使用信号量不能解决读者与写者问题，必须引入计数器rc 对读进程计数；rc_mutex 是用于对计数器rc 操作的互斥信号量；write表示是否允许写的信号量；于是读者优先的程序设计如下：int rc=0; //用于记录当前的读者数量semaphore rc_mutex=1; //用于对共享变量rc 操作的互斥信号量semaphore write=1; //用于保证读者和写者互斥地访问的信号量void reader() /*读者进程*/do{P(rc_mutex); //开始对rc共享变量进行互斥访问rc ++; //来了一个读进程，读进程数加1if (rc==1) P(write)；//如是第一个读进程，判断是否有写进程在临界区，//若有，读进程等待，若无，阻塞写进程V(rc_mutex); //结束对rc共享变量的互斥访问读文件；P(rc_mutex); //开始对rc共享变量的互斥访问r c--; //一个读进程读完，读进程数减1if (rc == 0) V(write)；//最后一个离开临界区的读进程需要判断是否有写进程//需要进入临界区，若有，唤醒一个写进程进临界区V(rc_mutex); //结束对rc共享变量的互斥访问} while(1)void writer() /*写者进程*/do{P(write); //无读进程，进入写进程；若有读进程，写进程等待写文件;V(write); //写进程完成；判断是否有读进程需要进入临界区，//若有，唤醒一个读进程进临界区} while(1)读者优先的设计思想是读进程只要看到有其它读进程正在读，就可以继续进行读；写进程必须等待所有读进程都不读时才能写，即使写进程可能比一些读进程更早提出申请。
读者写者问题实验报告
读者写者问题实验报告引言读者写者问题是计算机科学中经典的同步问题之一，它涉及多线程编程中的资源竞争与同步机制。
通过对读者写者问题的研究，我们可以深入理解线程同步的重要性，并掌握解决并发编程中可能出现的竞争条件和死锁等问题的方法。
在本实验中，我们将设计并实现一个简单的读者写者问题的解决方案，并通过模拟多个读者和写者的并发访问来验证方案的正确性和效果。
问题描述读者写者问题可描述为：有一共享资源（如文件、数据库等），读者可同时访问共享资源进行读取操作，但写者在进行写入操作时，不可同时被其他任何读者或写者访问。
读者和写者的并发访问需要由线程同步机制来保证共享资源的一致性和完整性。
实验设计与实现为了解决读者写者问题，我们需要考虑以下几个关键点：1. 共享资源的访问控制我们可以使用互斥量（Mutex）来实现对共享资源的访问控制。
当一个线程访问共享资源时，它需要先获得互斥量的锁，如果锁已被其他线程占用，则线程进入等待状态，直到锁可用。
一旦线程完成对共享资源的访问，它将释放锁，以便其他线程继续访问。
2. 读者与写者的优先级在读者写者问题中，我们往往需要设定某个优先级规则，以确定读者和写者之间的调度顺序。
一种常见的策略是给予写者优先级，即当一个写者在等待访问共享资源时，其他读者都必须等待。
这样做是为了避免写者长时间等待，以免造成饥饿问题。
3. 记录读者和写者的数量为了控制读者和写者的并发访问，我们需要记录当前同时访问共享资源的读者和写者的数量。
我们可以使用整数变量来记录读者和写者的数量，并通过信号量来保证对这些计数变量的互斥访问。
4. 同步机制的设计在实现读者写者问题的解决方案时，我们需要考虑如何合理地使用互斥量和信号量，并结合优先级规则来实现读者和写者的同步。
这需要通过仔细的设计和调试来确保解决方案的正确性。
实验结果与分析我们基于上述设计实现了一个读者写者问题的解决方案，并进行了多次仿真实验。
实验环境•操作系统：Windows 10•编程语言：C++•编译器：GCC实验步骤1.编写读者和写者线程的代码，其中涉及到对共享资源的读取和写入操作，以及对计数变量和互斥量的访问操作。
计算机操作系统第二版答案(郁红英)
习题二1．操作系统中为什么要引入进程的概念？为了实现并发进程之间的合作和协调，以及保证系统的安全，操作系统在进程管理方面要做哪些工作？答：（ 1）为了从变化的角度动态地分析研究可以并发执行的程序，真实地反应系统的独立性、并发性、动态性和相互制约，操作系统中就不得不引入“进程”的概念；（ 2）为了防止操作系统及其关键的数据结构，受到用户程序有意或无意的破坏，通常将处理机的执行状态分成核心态和用户态；对系统中的全部进程实行有效地管理，其主要表现是对一个进程进行创建、撤销以及在某些进程状态之间的转换控制，2．试描述当前正在运行的进程状态改变时，操作系统进行进程切换的步骤。
答：（1）就绪状态→运行状态。
处于就绪状态的进程，具备了运行的条件，但由于未能获得处理机，故没有运行。
（ 2）运行状态→就绪状态。
正在运行的进程，由于规定的时间片用完而被暂停执行，该进程就会从运行状态转变为就绪状态。
（3）运行状态→阻塞状态。
处于运行状态的进程，除了因为时间片用完而暂停执行外还有可能由于系统中的其他因素的影响而不能继续执行下去。
3．现代操作系统一般都提供多任务的环境，试回答以下问题。
（1）为支持多进程的并发执行，系统必须建立哪些关于进程的数据结构？答：为支持进程的并发执行，系统必须建立“进程控制块（PCB）”，PCB的组织方式常用的是链接方式。
（2）为支持进程的状态变迁，系统至少应该供哪些进程控制原语？答：进程的阻塞与唤醒原语和进程的挂起与激活原语。
（3）当进程的状态变迁时，相应的数据结构发生变化吗？答：创建原语：建立进程的PCB，并将进程投入就绪队列。
；撤销原语：删除进程的 PCB，并将进程在其队列中摘除；阻塞原语：将进程 PCB中进程的状态从运行状态改为阻塞状态，并将进程投入阻塞队列；唤醒原语：将进程 PCB中进程的状态从阻塞状态改为就绪状态，并将进程从则色队列摘下，投入到就绪队列中。
4.什么是进程控制块？从进程管理、中断处理、进程通信、文件管理、设备管理及存储管理的角度设计进程控制块应该包含的内容。
操作系统之读者与写者问题(C++)
代码的实现
1.开发语言，编译环境
Windows10，Visual Studio 2010，C语言
2.所要用到的头文件
#include <stdio.h> #include <Windows.h> #include <time.h>
代码的实现
3.定义变量及信号量
4.相关线程及方法体
代码的实现
主函数
解决问题的原理及方法
进程模拟和pv操作实现问题
1.采用多线程来模拟进程的并发执行, 创建线程用到的函数是 相关信号量的创建用到的函数是
2.
函数的功能是使线程自愿进入等待状态，
直到一个特定的内核对象变为已通知状态为止
函数的功能是释放互斥对象的控制权，可以理解
为使一个特定的内核对象变为已通知状态
以此来模拟pv操作
读者与写者问题
汇报人：18级计科师范1班李雪梅
目录
PART 01 问题描述 PART 02 解决问题的原理及方法 PART 03 代码实现 PART 04 实现效果
问题描述
读者与写者问题
有读者和写者两组并发进程，共享一个文件，当两个或以上的读 进程同时访问共享数据时不会产生副作用，但若某个写进程和其 他进程（读进程或写进程）同时访问共享数据时则可能导致数据 不一致的错误。因此要求： ①允许多个读者可以同时对文件执行读操作（同步）； ②只允许一个写者往文件中写信息（互斥）； ③任一写者在完成写操作之前不允许其他读者或写者工作（互斥） ④写者优先（外加条件）
解决问题的原理及方法
写者问题处理办法
1.由于写者与写者、写者与读者之间都是互斥关系，所以这 里可以设置一个写互斥信号量（write）来处理写者进程的 互斥问题