读入者写入者实验报告

操作系统实验报告

实验名称：读入者和写入者问题

院系：电子与信息工程系 班级：电信 学号： 姓名：

一、 实验目的 1.理解互斥与临界区的含义 2熟练使用 VC++6.0 或者codeblock编译环境，调试并正确运行程序。 3.理解阅读者和写入者中出现的问题，进而掌握信号量的使用。 4.理解源程序中管理阅读者和写入者权限的算法，及相关窗口操作。

二、实验原理

1、问题描述：有一个公用的数据集，有很多人需要访问，其中一些需要阅读其中的信息，一些需要修改其中的消息。阅读者可以同时访问数据集，而写入者只能互斥的访问数据集，不能与任何的进程一起访问数据区。 2、源程序算法实现调度说明：程序中，实现读者优先的原则，即当有读者等待时，优先使读者读消息，等到读者阅读完成后再进行写入操作（不可同时读出和写入，但可以同时多用户读出）。当同时又写入和读出等待时，同样先执行读出操作。 3、程序运行说明： 1）本程序主要用于说明阅读者写入者问题中的资源互斥访问的调动策略，并模仿其访问的过程。采用书上的伪码编制而成，实际上采用的是读优先策略。 2）在本程序中用于表现的图形界面说明：在程序编译运行后会出现中间一个大的圆圈表示公用的资源，上面一排五个矩形表示 5 个读者，下面的五个矩形表示五个写入者。每个读者和写入者都有 3 种状态，休息，等待和操作（读入或者写入）分别用黑颜色，绿颜色，红颜色表示休息，等待和操作。一旦操作者获得资源，可以进行读或者写，我们就划一条从操作者中心到资源中心的线，表示开始操作。

三.实验内容 及分析 要求：允许多个阅读者同时对文件进行操作；只允许一个写入者执行写入操作；任何写入者对文件进行写入操作时不允许任何其他写入者或者阅读者操作；阅读者执行阅读操作时写入者无法写入。 单纯使用信号量无法解决以上互斥问题必须引入计数器readcount对读进程计数mutex时对计数器操作的互斥信号量，writeblock时能否写入的信号量。 初始化设置都是处于休息状态，然后要是资源可读，根据进程到来的快慢，分配资源给读者，是其从休息，等待到读状态，最后释放资源进入休息状态，一直循环。一旦有一个读者进入临界区，我们就封锁临界区，可以让所用的读者进入，而不让写入者进入，并用一个资源控制readercount，保证每次只有一个进程对变量进行操作。这样，直到每一个读者都读完，没有一个读者的时候，开始释放临界区，这样写入者就可以进入与读者进行资源的争夺，决定是读还是写。

伪代码： Intreadcount=0; Semaphore writeblock,mutex; Writeblock=1;mutex=1;//初始条件可以写入读入 Cobegin Process reader_i(){ P(mutex)//获取进入临界区权限 Readcound++;//阅读者人数加一 If(readcount==1)//阅读者人数等于一表示之前没有人阅读，需要获取阅读权限 P(writeblock)//写入者无法写入 V(mutex)//释放权限，允许其他阅读者进入 /*读文件*/ P(mutex)//阅读完毕获取修改阅读人数的权限 Readcount--;//阅读人数减一 If(readcount==0)/*表示他是最后一个阅读者，代表阅读者释放临界区，允许写入者写入*/ V(writeblock); V(mutex); } end Process writer_i(){ //写入进程

P(writeblock);//写入者写入，阅读者无法进入临界区 /*写数据集；*/ V(writeblock);//开放写入 end

} Coend 1.本程序主要用于说明阅读者写入者问题中的资源互斥访问的调动策略，并模仿其访问的过程。采用书上的伪码编制而成，实际上采用的是读优先策略。 2.在本程序中用于表现的图形界面说明：在程序编译运行后会出现中间一个大的圆圈表示公用的资源，上面一排五个矩形表示5个读者，下面的五个矩形表示五个写入者。每个读者和写入者都有3种状态，休息，等待和操作（读入或者写入）分别用黑颜色，绿颜色，红颜色表示休息，等待和操作。一旦操作者获得资源，可以进行读或者写，我们就划一条从操作者中心到资源中心的线，表示开始操作。

四.实验小结 虽然实验原理比较简单，也相较于容易理解，但是说实话，代码量较大，函数与较多，我独自完成实在有些难，我做到水平基本上也只是看懂了参考代码。也学会了几个函数的用法，对图形界面有了简单的了解。如果不是图显示，用文字描述真有些让人头痛。图像既形象又生动。 这里使用的是阅读者优先算法，同时也会有写入者优先算法，但是单独的阅读者优先或者写入者优先算法都不算太完善，难免会有不足之处，而以后在写设计算法的过程中，我们要逐渐学会考虑到对用户的友好性，使阅读者或写入者优先算法交替使用，从而获得最好效果。 这次试验同时大量的变量的处理，全局的统筹，是我之前所没有的尝试过的，也是一次巨大的突破，虽然做的不怎么好，自己做的时候无法同时关注众多的变量，常常出很多bug，老是考虑不周。做了两个实验了，效果还是甚微。我觉得看了那么，虽然能看懂一些，但是自己动手还是差了好多。以后要多练练。要有全局观。 附录（代码） #define WIN32_LEAN_AND_MEAN #include #include #include #include #include "MtVerify.h" #include "ReaderAndWriter.h"

int PASCAL WinMain(HINSTANCE, HINSTANCE, LPSTR, int); BOOL InitApplication(HINSTANCE); BOOL InitInstance(HINSTANCE, int);

extern HWND hWndMain; // Main Window Handle

#define P_DELAY rand()/25*10 intReadercount; //the number of reader intreaderstate[CCounter]; //the state of reader intwriterstate[CCounter]; //the state of writer intresourcestate[CCounter]; //the state of resource CRITICAL_SECTION RP_Write; //the variable used to identify the Critical Section HANDLE count; //the resouce used to define the readcount #undefPostMessage #define PostMessageSendMessage

DWORD WINAPI ReaderThread(LPVOID pVoid) { intReaderNum = (int) pVoid; // get the number of thread(reader) DWORD result; //Randomize the random number generator srand( (unsigned)time( NULL ) * (ReaderNum + 1) ); readerstate[ReaderNum] = resting; //reader is resting Sleep(P_DELAY); for(;;) {// Wait until resources are available readerstate[ReaderNum] = waiting; //reader is waiting PostMessage(hWndMain, WM_FORCE_REPAINT,0 ,0); result=WaitForSingleObject(count, INFINITE); //get the resource of count if(result==WAIT_OBJECT_0) Readercount+=1; if(Readercount==1) EnterCriticalSection(&RP_Write); //get the critical section MTVERIFY(ReleaseMutex(count)); // release the resource of count resourcestate[ReaderNum] = read; readerstate[ReaderNum] = reading; //the reader is reading PostMessage(hWndMain, WM_FORCE_REPAINT,0 ,0); Sleep(P_DELAY/4);

result=WaitForSingleObject(count, INFINITE); //get the resource of count if(result==WAIT_OBJECT_0) Readercount-=1; if(Readercount==0) LeaveCriticalSection(&RP_Write); //leave the cristical section MTVERIFY(ReleaseMutex(count)); //release the resource of count readerstate[ReaderNum] = resting; //the reader is reading resourcestate[ReaderNum] = UNUSED; PostMessage(hWndMain, WM_FORCE_REPAINT,0 ,0); Sleep(P_DELAY); } return 0; } DWORD WINAPI WriterThread(LPVOID pVoid) { intwriterNum = (int)pVoid; // get the nunber of thread(writer) //Randomize the random number generator srand( (unsigned)time( NULL ) * (writerNum + 1) ); writerstate[writerNum] = resting; //the writer id resting Sleep(P_DELAY); for(;;) { // Wait until resources are available writerstate[writerNum] = waiting; //the writer is waiting PostMessage(hWndMain, WM_FORCE_REPAINT,0 ,0); EnterCriticalSection(&RP_Write); // enter the critical section writerstate[writerNum] = writing; // the writer is writing resourcestate[writerNum] = write; PostMessage(hWndMain, WM_FORCE_REPAINT,0 ,0); Sleep(P_DELAY/4); LeaveCriticalSection(&RP_Write); //leave the critical section