计算机科学与技术系
实验（项目）报告
一、基本信息
二、目的与要求
目的：
通过实验掌握Linux环境下多线程程序的开发方法。
要求：
1.掌握线程的基本概念及操作；
2.掌握线程间通信的基本方法；
3.掌握Linux环境下多线程程序的开发方法及步骤。
三、完成实验（项目）过程和效果
内容：
1.问题分析；
有100个读线程和100个写线程共同读、写文件
(1)允许多个reader同时读一个文件；
(2)当有一个reader在读文件时，不允许writer写文件；
(3)当有一个writer在写文件时，不允许reader读文件，也不允许其
他writer写文件。
2.程序实现；
3.程序的调试与运行。
步骤：
1.问题分析
可以利用读写锁解决读者-写者问题
2.程序实现
1)读者：
void *Reader(void *id)
{
RandomSleep();
pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
ReaderNum++;
ReadFile(*((int *)id));
ReaderNum--;
pthread_rwlock_unlock(&rwlock); }
2)写者：
void *Writer(void *id)
{
RandomSleep();
pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
WriterNum++;
WriteFile(*((int *)id));
WriterNum--;
pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
}
3)线程的创建：
for(i=0; i { id[i] = i; pthread_create(&readthread[i], NULL, Reader, (void *)&id[i]); pthread_create(&writethread[i], NULL, Writer, (void *)&id[i]); } for(i=0; i { pthread_join(readthread[i], NULL); pthread_join(writethread[i], NULL); } 3.程序的调试与运行 四、知识应用以及经验总结 1.线程与进程的区别？ （1）一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程。 （2）线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发性高。 （3）进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存，从而极大地提高了程序的运行效率。 线程和进程在使用上各有优缺点：线程执行开销小，但不利于资源的管理和保护；进程正相反。一个线程可以创建和撤销另一个线程;同一个进程中的多个线程之间可以并发执行。 实验七：Linux多线程编程(实验报告) ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 实验七：Linux多线程编程（4课时） 实验目的：掌握线程的概念；熟悉Linux下线程程序编译的过程；掌握多线程程序编写方法。 实验原理：为什么有了进程的概念后，还要再引入线程呢？使用多线程到底有哪些好处？什么的系统应该选用多线程？我们首先必须回答这些问题。 1 多线程概念 使用多线程的理由之一是和进程相比，它是一种非常"节俭"的多任务操作方式。运行于一个进程中的多个线程，它们彼此之间使用相同的地址空间，共享大部分数据，启动一个线程所花费的空间远远小于启动一个进程所花费的空间。 使用多线程的理由之二是线程间方便的通信机制。同一进程下的线程之间共享数据空间，所以一个线程的数据可以直接为其它线程所用，这不仅快捷，而且方便。2多线程编程函数 Linux系统下的多线程遵循POSIX线程接口，称为pthread。编写Linux下的多线程程序，需要使用头文件pthread.h，连接时需要使用库libpthread.a。pthread_t在头文件/usr/include/bits/pthreadtypes.h中定义： typedef unsigned long int pthread_t; 它是一个线程的标识符。 函数pthread_create用来创建一个线程，它的原型为： extern int pthread_create((pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg)); 第一个参数为指向线程标识符的指针，第二个参数用来设置线程属性，第三个参数是线程运行函数的起始地址，最后一个参数是运行函数的参数。 函数pthread_join用来等待一个线程的结束。函数原型为： extern int pthread_join(pthread_t th, void **thread_return); 第一个参数为被等待的线程标识符，第二个参数为一个用户定义的指针，它可以用来存储被等待线程的返回值。 函数pthread_exit的函数原型为： extern void pthread_exit(void *retval); 唯一的参数是函数的返回代码，只要pthread_join中的第二个参数thread_return不是NULL，这个值将被传递给thread_return。 3 修改线程的属性 线程属性结构为pthread_attr_t，它在头文件/usr/include/pthread.h中定义。属性值不能直接设置，须使用相关函数进行操作，初始化的函数为pthread_attr_init，这个函数必须在pthread_create函数之前调用。 设置线程绑定状态的函数为pthread_attr_setscope，它有两个参数，第一个是指向属性结构的指针，第二个是绑定类型，它有两个取值：PTHREAD_SCOPE_SYSTEM（绑定的）和PTHREAD_SCOPE_PROCESS（非绑定的）。 另外一个可能常用的属性是线程的优先级，它存放在结构sched_param中。用函数pthread_attr_getschedparam和函数pthread_attr_setschedparam进行存放，一般说来，我们总是先取优先级，对取得的值修改后再存放回去。 4 线程的数据处理 实验一实验报告 学号：20092128 姓名：徐卓远 实验序号：1 实验名称：用信号量来实现读者-写者问题 实验目的：理解进程同步与互斥的概念，掌握用信号量来实现进程的同步与互斥。 实验设计及实现: 为了实现读者和写者的读写过程,将每个读者和每个写者作为了一个单独的线程,所以设置了两个类,一个是读者类Reader,一个是写者类Writer.以读者类为例: 一个读者的动作过程为由睡眠->等待->开始读->结束读->睡眠的一个循环过程,而一个写者的动作过程也为此. 读者调用方法napping()进行等待,调用startRead()方法开始读,最后在调用endReading()方法结束读入,释放运行空间.写者同读者. 但是为了实现读者写者之间的写-写互斥,读-写互斥,读-读允许,需要另外一个类Database,类中分别用关于读者的方法和写者的方法来控制读写之间的这种关系. 首先要实现睡眠的方法napping(),读者和写者在睡眠过程都应该是一样的,只是他们睡眠的时间不同,所以只需写出一个方法: public static void napping() { int sleepTime = (int) (NAP_TIME * Math.random()); try { Thread.sleep(sleepTime * 1000); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } 在方法中,控制线程休眠随机的时间,由于每个读者或写者都是一个线程,而每个读者或写者他们工作休眠的时间都不一定相同,他们请求工作的时间也不一定相同,所以取了随机时间其次设置了读者的两个方法,开始读和结束读,由于这只是个模拟读写问题,所以只需要知道结果就行,就不用显示出他是怎么读的. 在开始读中,当有写者在写时,读者需要等待wait(),在没有人在工作时,如果有写者和读者同时请求,那么就让写者先进,这是写者优先.所以这就归纳于一种情况, 当读者布尔变量dbReading为FALSE时,如果有需要工作的写者,那么读者就等待. 当读者请求读入后,计数有多少读者需要工作的变量readerCount +1,如果这是第一个进入工作的读者就需要将显示是否有读者在工作的读者布尔变量变为TRUE. public synchronized int startRead() { if (dbReading == false) { 查看程序的进程和线程实验报告 篇一：程序实验2：11-多线程编程---实验报告 程序实验二：11-多线程编程实验 专业班级实验日期 5.21 姓名学号实验一（p284：11-thread.c） 1、软件功能描述 创建3个线程，让3个线程重用同一个执行函数，每个线程都有5次循环，可以看成5个小任务，每次循环之间会有随即等待时间（1-10s）意义在于模拟每个任务到达的时间是随机的没有任何的特定规律。 2、程序流程设计 3．部分程序代码注释(关键函数或代码) #include #include #include #define T_NUMBER 3 #define P_NUMBER 5 #define TIME 10.0 void *thrd_func(void *arg ) { (本文来自：https://www.doczj.com/doc/3e585033.html, 小草范文网:查看程序的进程和线程实验报告) int thrd_num=(int)arg; int delay_time =0; int count =0; printf("Thread %d is staraing\n",thrd_num); for(count=0;count { delay_time =(int)(rand()*TIME/(RAND_MAX))+1; sleep(delay_time); printf("\tTH%d:job%d delay =%d\n",thrd_num,count,delay_time); } printf("%d finished\n",thrd_num); pthread_exit(NULL); } int main() -- 数学与计算机学院 课程设计说明书 课程名称: 操作系统原理-课程设计课程代码： 题目：读者写者问题 年级／专业/班: 学生姓名: 学号: 开始时间：20１1 年12月05日完成时间:20１1 年12月25 日课程设计成绩： 学习态度及平时成绩(30) 技术水平与实际 能力(20） 创新（5）说明书撰写质量(45） 总分 (100） 指导教师签名：年月日 目录 1 引言?错误!未定义书签。 1．1问题的提出?错误!未定义书签。 1.2任务于分析?错误!未定义书签。 ２程序的主要功能?错误!未定义书签。 2.1测试文本录入功能.................................... 错误!未定义书签。 2.2读者优先判断功能.................................... 错误!未定义书签。2．3写者优先判断功能.................................. 错误!未定义书签。 3 程序运行平台........................................... 错误!未定义书签。 4 总体设计............................................... 错误!未定义书签。5模块分析 ............................................... 错误!未定义书签。 5.1测试文本录入模块.................................... 错误!未定义书签。 5.2读者优先判断模块.................................... 错误!未定义书签。 5.3写者优先判断模块.................................... 错误!未定义书签。６系统测试............................................. 错误!未定义书签。 7 结论................................................................. ８致谢.................................................. 错误!未定义书签。参考文献 (10) 实验二读者写者问题实验报告 一、实验目的 Windows2000/XP提供了互斥量(mutex)、信号量(semapore)、事件(event)等三种同步对象和相应的系统调用，用于线程的互斥与同步。通过对读者写者问题的调试，了解Windows2000/XP中的同步机制。 二、实验内容及实验步骤 利用Windows2000/XP信号量机制，实现读者写者问题。 在Windows 2000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（后面有介绍）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的读者-写者问题。 读者-写者问题的读写操作限制（包括读者优先和写者优先）： 写-写互斥，即不能有两个写者同时进行写操作。 读-写互斥，即不能同时有一个线程在读，而另一个线程在写。 读-读允许，即可以有一个或多个读者在读。 读者优先的附加限制：如果一个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。 写者优先的附加限制：如果一个读者申请进行读操作时已有另一写者在等待访问共享资源，则该读者必须等到没有写者处于等待状态才能开始读操作。 运行结果显示要求：要求在每个线程创建、发出读写操作申请、开始读写操作和结果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。 三、实验结果及分析 图2.1 选择界面 第一字段为一个正整数，表示线程序号。第二字段表示相应线程角色，R 表示读者是，W 表示写者。第三字段为一个正数，表示读写操作的开始时间。线程创建 后，延时相应时间（单位为秒）后发出对共享资源的读写申请。第四字段为一个正数，表示读写操作的持续时间。当线程读写申请成功后，开始对共享资源的读写操作，该操作持续相应时间后结束，并释放共享资源。下面是一个测试数据文件的例子： 1 R 3 5 2 W 4 5 3 R 5 2 4 R 6 5 5 W 5.1 3 测试结果如下： 图2.2 读者优先运行结果 学 号： 课 程 设 计 2014——2015学年 第1学期 课程名称 操作系统 学 院 计算机科学与技术学院 专 业 软件工程 班 级 姓 名 指导教师 1《操作系统原理》课程设计指导书 课程编号： 课程名称：操作系统/Operating System 周数/学分：1周/1学分 先修课程：高级语言程序设计、汇编语言、数据结构、计算机组成原理 适用专业：计算机科学与技术、软件工程 开课学院、系或教研室：计算机科学与技术学院 一、课程设计的目的 通过对操作系统内核实现代码的阅读、修改、设计，理解和掌握复杂的操作系统的工作原理。 二、课程设计的内容和要求 １．系统调用 学习在Linux中产生一个系统调用以及怎样通过往Linux内核中增加一个新函数从而在该内核空间中实现对用户空间的读写。这个函数的功能是返回当前的系统时间。 实验条件要求：每人一台Linux主机且有超级用户权限。 ２．内核定时器 通过研究内核的时间管理算法学习内核源代码。然后应用这些知识并且使用“信号”建立一种用户空间机制来测量一个多线程程序的执行时间。 实验条件要求：每人一台Linux主机且有超级用户权限。 ３．实现生产者消费者（Bounded – Buffer Problem）问题 通过研究Linux的线程机制和信号量实现生产者消费者（Bounded Buffer）问题的并发控制。 实验条件要求：每人一台与Linux主机联网的Windows主机，普通用户权限。 ４．实现读者写者(Reader-Writer Problem)问题 通过研究Linux的线程机制和信号量实现读者写者(Reader-Writer)问题并 淮北师范大学 课程设计 采用读写平等策略的读者写者问题 学号： 姓名： 专业： 指导教师： 日期： 目录 第1部分课设简介 (3) 1.1 课程设计题目 (3) 1.2 课程设计目的.................. 错误!未定义书签。 1.3 课程设计内容 (3) 1.4 课程设计要求 (4) 1.5 时间安排 (4) 第2部分实验原理分析 (4) 2.1问题描述 (4) 2.2算法思想 (5) 2.3主要功能模块流程图 (5) 第3部分主要的功能模块 (6) 3.1数据结构 (6) 3.2测试用例及运行结果 (7) 第4部分源代码 (7) 第5部分总结及参考文献 (22) 5.1 总结 (22) 5.2 参考文献 (23) 第1部分课设简介 1.1 课程设计题目 采用读写平等策略的读者写者问题 1.2课程设计目的 操作系统课程设计是计算机专业重要的教学环节，它为学生提供了一个既动手又动脑，将课本上的理论知识和实际有机的结合起来，独立分析和解决实际问题的机会。 1）进一步巩固和复习操作系统的基础知识。 2）培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力。 3）提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力。 4）提高学生分析问题、解决问题以及综合利用C语言进行课程设计的能力。 1.3课程设计内容 用高级语言编写和调试一个采用“读写平等”策略的“读者-- 写者”问题的模拟程序。 1.4课程设计要求 1）读者与写者至少包括ID、进入内存时间、读写时间三项内容，可在界面上进行输入。 2) 读者与写者均有两个以上，可在程序运行期间进行动态增加 读者与写者。 3)可读取样例数据（要求存放在外部文件中），进行读者/写者、 进入内存时间、读写时间的初始化。 4) 要求将运行过程用可视化界面动态显示，可随时暂停，查看 阅览室中读者/写者数目、读者等待队列、读写时间、等待时间。 5) 读写策略：读写互斥、写写互斥、读写平等（严格按照读 者与写者到达的顺序进入阅览室，有写着到达，则阻塞后续到 达的读者；有读者到达，则阻塞后续到达的写者）。 1.5时间安排 1）分析设计贮备阶段（1 天） 2）编程调试阶段（7 天） 3）写课程设计报告、考核（2 天） 第2部分实验原理分析2.1问题描述 有一个被许多进程共享的数据区，这个数据区可以是一个文件，或者主存的一块空间，甚至可以是一组处理器寄存器。有一些只读取这个数据区的进程reader和一些只往数据区中写数据的进程writer 以下假设共享数据区是文件。这些读者和写者对数据区的操作必须满 《操作系统》上机实验报告 实验项目读者写者 学院（部）信息学院 专业计算机科学与技术班级 学生姓名 学号 读者写者问题 一．实验目的： 1.熟悉读者优先和写者优先的过程。 2.更好地理解进程同步的概念及其实现方法。 二．实验要求： 分别实现读者优先和写者优先。 “读－写”互斥，即不能同时有一个读者在读，同时去有一个写者在写； “写－写”互斥，即不能有两个写者同时进行写操作； “读－读”允许，即可以有两个以上的读者同时进行读操作。 三．实验内容： 读者优先： 如果没有写者正在操作，则读者不需要等待，用一个整型变量readcount 记录当前的读者数目，用于确定是否释放写者线程，（当readcout=0 时，说明所有的读者都已经读完，释放一个写者线程），每个读者开始读之前都要修改readcount,为了互斥的实现对readcount 的修改，需要一个互斥对象Mutex来实现互斥。 另外，为了实现写-写互斥，需要一个临界区对象write,当写者发出写的请求时，必须先得到临界区对象的所有权。通过这种方法，可以实现读写互斥，当readcount=1 时，（即第一个读者的到来时，），读者线程也必须申请临界区对象的所有权. 当读者拥有临界区的所有权，写者都阻塞在临界区对象write上。当写者拥有临界区对象所有权时，第一个判断完readcount==1 后，其余的读者由于等待对readcount的判断，阻塞在Mutex上！ 写者优先： 写者优先和读者优先有相同之处，不同的地方在：一旦有一个写者到来时，应该尽快让写者进行写，如果有一个写者在等待，则新到的读者操作不能读操作，为此添加一个整型变量writecount,记录写者的数目，当writecount=0时才可以释放读者进行读操作！为了实现对全局变量writecount的互斥访问，设置了一个互斥对象Mutex3。 为了实现写者优先，设置一个临界区对象read,当有写者在写或等待时，读者必须阻塞在临界区对象read上。 读者除了要一个全局变量readcount实现操作上的互斥外，还需要一个互斥对象对阻塞在read这一个过程实现互斥，这两个互斥对象分别为mutex1和mutex2。 操作系统课程设计报告 一、开题报告 （一）该项课程设计的意义； 1.更加深入的了解读者写者问题的算法； 2.加深对线程，进程的理解； 3.加深对“线程同步”概念的理解，理解并应用“信号量机制”； 4.熟悉计算机对处理机的管理，了解临界资源的访问方式； 5.了解C++中线程的实现方式，研读API。 （二）课程设计的任务 多进程/线程编程：读者-写者问题。 ●设置两类进程/线程，一类为读者，一类为写者； ●随机启动读者或写者； ●显示读者或写者执行状态； ●随着进程/线程的执行，更新显示； （三）相关原理及算法描述； 整体概况： 该程序从大体上来分只有两个模块,即“读者优先”和“写者优先”模块. 读者优先： 如果没有写者正在操作，则读者不需要等待，用一个整型变量readcount记录读者数目，用于确定是否释放读者线程，readcount的初值为0.当线程开始调入时. 每个读者准备读. 等待互斥信号,保证对readcount 的访问,修改互斥.即readcount++. 而当读者线程进行读操作时,则读者数目减少(readcount--).当readcout=0 时，说明所 有的读者都已经读完，离开临界区唤醒写者(LeaveCriticalSection(&RP_Write);), 释 放互斥信号(ReleaseMutex(h_Mutex)). 还需要一个互斥对象mutex来实现对全局变量Read_count修改时的互斥. 另外，为了实现写-写互斥，需要增加一个临界区对象Write。当写者发出写请求时， 必须申请临界区对象的所有权。通过这种方法，可以实现读-写互斥，当 Read_count=1时（即第一个读者到来时），读者线程也必须申请临界区对象的所有 权 写者优先： 写者优先与读者不同之处在于一旦一个写者到来，它应该尽快对文件进行写操作，如果有一个写者在等待，则新到来的读者不允许进行读操作。为此应当填加 一个整形变量write_count，用于记录正在等待的写者的数目，write_count的初值 为0.当线程开始调入时.只允许一个写者准备读. 等待互斥信号,保证对write_count 的访问,修改互斥.即write_count++.而当写者线程进行读操作时,则相应写者数目减 少(write_count--).当write_count=0 时，说明所有的读者都已经读完，离开临界区唤 醒读者,释放互斥信号. 为了实现写者优先，应当填加一个临界区对象read，当有写者在写文件或等待时，读者必须阻塞在read上。 操作系统课程设计报告 一、操作系统课程设计任务书 读者- 写者问题实现 1设计目的通过实现经典的读者写者问题，巩固对线程及其同步机制的学习效果，加深对相关基本概念的理解，并学习如何将基本原理和实际设计有机的结合。 2设计要求 在Windows 2000/XP 环境下，使用多线程和信号量机制实现经典的读者写者问题，每个线程代表一个读者或一个写者。每个线程按相应测试数据文件的要求，进行读写操作。请用信号量机制分别实现读者优先和写者优先的读者- 写者问题。 读者-写者问题的读写操作限制： (1)写-写互斥，即不能有两个写者同时进行写操作 (2)读-写互斥，即不能同时有一个读者在读，同时却有一个写者在写 (3)读-读允许，即可以有二个以上的读者同时读读者优先的附加限制：如果一个读者申请进行读操作时已有另一读者正在进行读操作，则该读者可直接开始读操作。 写者优先的附加限制：如果一个读者申请进行读操作时已有另一写者在等待访问共享资源，则该读者必须等到没有写者处于等待状态后才能开始读操作。 运行结果显示要求：要求在每个线程创建、发出读写操作申请、开始读写操作和结束读写操作时分别显示一行提示信息，以确信所有处理都遵守相应的读写操作限制。 3测试数据文件格式 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，各字段间用空格分隔。第一字段为一个正整数，表示线程序号。第二字段表示相应线程角色，R 表示读者是，W 表示写者。第三字段为一个正数，表示读写操作的开始时间。线程创建后，延时相应时间(单位为秒)后发出对共享资源的读写申请。第四字段为一个正数，表示读写操作的持续时 实验四同步与互斥 【实验目的和要求】 1、掌握进程（线程）的同步与互斥。 2、掌握生产者消费者问题的实现方法。 3、掌握多线程编程方法。 【实验内容】 实现生产者消费者问题 1、有一个仓库，生产者负责生产产品，并放入仓库，消费者会从仓库中拿走产品(消费)。 2、仓库中每次只能入一个(生产者或消费者)。 3、仓库中可存放产品的数量最多10个,当仓库放满时，生产者不能再放入产品。 4、当仓库空时，消费者不能从中取出产品。 5、生产、消费速度不同。 【实验原理】 1、信号量mutex提供对缓冲池访问的互斥要求并初始化为1，信号量empty和 full分别用来表示空缓冲项和满缓冲项的个数，信号量empty初始化为n，信号量full初始化为0。 2、定义如下结构及数据： 定义缓冲区内的数据类型：typedef int buffer_item; 缓冲区：buffer_item buffer[BUFFER_SIZE]; 对缓冲区操作的变量：int in,out; 信号量mutex提供了对缓冲池访问的互斥要求：pthread_mutex_t mutex; 信号量empty和full分别表示空缓冲顶和满缓冲顶的个数：sem_t empty,full; 可以设定生产者的生产速度及消费者的消费速度：int pro_speed,con_speed; 对缓冲区操作的自增函数：#define inc(k) if(k < BUFFER_SIZE) k = k+1;else k=0 3、并定义了如下实现问题的函数模块： 将生产的产品放入缓冲区： int insert_item(buffer_item item) 从缓冲区内移走一个产品： int remove_item(buffer_item *item) 生产者进程：void *producer(void *param) 消费者进程：void *consumer(void *param) 生产者结构进程消费者结构进程 【程序代码】 //sx.c #include 《计算机操作系统》实验报告 题目读者写者问题 学院（部）信息学院 专业计算机科学与技术 班级 学生姓名 学号 指导教师（签字） 一、问题描述 一个数据文件或者记录，可以被多个进程共享，我们把只要求读该文件的进程称为“Reader进程”，其他进程则称为“Writer进程”。允许多个进程同时读一个共享对象，因为读操作不会是数据文件混乱。但不允许一个Writer进程和其他Reader进程或者Writer进程同时访问共享对象，因为这种访问将会引起混乱。所谓“读者——写着问题（Reader—Writer Problem）”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 二、解决问题 为实现Reader与Writer进程间在读或写是的互斥而设置了一个互斥的信号量Wmutex。另外，在设置一个整型变量Readcount表示正在读的进程数目。由于只要有一个Reader进程在读，便不允许Writer去写。因此，仅当Readercount=0时，表示尚无Reader进程在读时，Reader进程才需要进行Wait（wmutex）操作。若Wait（Wmutex）操作成功，Reader进程便可去读，相应地，做Readcount+1操作。同理，仅当Reader进程在执行了Readercount-1操作后其值为0时，才执行Signal（Wmutex）操作，以便让Writer进程写。又因为Readercount是一个可被多个Reader进程访问的临界资源，因此也应该为它设置一个互斥信号量rmutex。 三、代码实现 1、读者优先 #include 读者写者问题-写者优先代码 #include<stdio.h> #include<stdlib.h> int rcount=0;//正在读的读者数量 int wcount=0;//写者队列中等待写操作的写者数量 int rid=0;//读进程号 int wid=0;//写进程号 int w=1;//读写互斥信号量 char temp[300] = {'\0'}; int sign; //标识temp空的信号量0表示temp空 void WFwakeup(); void RFwakeup(); struct rqueue{//读者等待队列 int readers[200]; int index; }rq; struct wqueue{//写者等待队列 int writers[200]; int index; }wq; void read(){ int i = 0; rid++; if(rcount == 0){//当前没有读进程在读可能有写进程在写可能CPU空闲if(w==1) {//如果CPU空闲，读者拿到CPU w--;// 相当于一个P操作 rcount++; if(temp[0] == '\0'){ sign = 0; rq.readers[rq.index++]=rid;//将读者进程加入等待队列 WFwakeup(); return; }//if printf("读者%d正在读\n",rid); for(i = 0;i < 300;i++){//读取temp内容即写者写的内容 if(temp[i] == '\0'){ printf("\n"); return; }//if printf("%c",temp[i]); }//for }//if else{//写者线程正在执行 printf("有写者在写不能读！\n"); rq.readers[rq.index++]=rid;//将读者进程加入等待队列 }//else }//if else{//rcount !=1 则知道当前已经有读者在读，读读不互斥，则这个读者可以直接进来了读 printf("读者%d正在读\n",rid); for(i = 0;i < 300;i++){ if(temp[i] == '\0'){ printf("\n"); return; } printf("%c",temp[i]); }//for }//else } //***************************写进程写操作 void write(){ wid++; if(w == 0){ if(rcount != 0 ){//有读者进程在执行 printf("有读者在读不能写！\n"); wq.writers[wq.index++]=wid;//将写者进程加入等待队列 wcount++; return; } if(rcount == 0 ){//rcount == 0则当前无读者，但w = 0，所以有写者在写 printf("有写者在写不能写！\n"); wq.writers[wq.index++]=wid;//将写者进程加入等待队列 wcount++; return; } } 一设计概述 所谓读者写者问题，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，读者必写者优先，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，而读者写者问题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。对利用信号量来解决读者—写者问题的描述如下： Var RN integer;L,mx:semaphore: =RN,1； Begin Parbegin Reader :begin Repeat Swait（L,1,1）; Swait（mx,1,0）; . Perform reader operation; Ssignal(L,1); Until false; End Writer ：begin Repeat Swait(mx ,1,1,l,RN,0); Perform writer operation; Ssignal(mx,1); Until false; End Parend End 其中，Swait（mx,1,0）语句起着开关作用，只要无Writer进程进入些，mx=1，reader进程就都可以进入读。但是要一旦有Writer进程进入写时，其MX=0，则任何reader进程就都无法进入读。Swait(mx ,1,1,l,RN,0)语句表示仅当既无Write 进程在写（mx=1），又无reader进程在读（L=RN）时，writer进程才能进入临界区写。 本设计方案就是通过利用记录型信号量对读者写者问题的解决过程进行模拟演示，形象地阐述记录型信号量机制的工作原理。 二设计目的与内容 一实验目的 l. 用信号量来实现读者写者问题。 2. 理解和运用信号量、PV原语、进程间的同步互斥关系等基本知识。二、二实验内容 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）和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。 计算机科学与技术系 实验（项目）报告 一、基本信息 二、目的与要求 目的： 通过实验掌握Linux环境下多线程程序的开发方法。 要求： 1.掌握线程的基本概念及操作； 2.掌握线程间通信的基本方法； 3.掌握Linux环境下多线程程序的开发方法及步骤。 三、完成实验（项目）过程和效果 内容： 1.问题分析； 有100个读线程和100个写线程共同读、写文件 (1)允许多个reader同时读一个文件； (2)当有一个reader在读文件时，不允许writer写文件； (3)当有一个writer在写文件时，不允许reader读文件，也不允许其 他writer写文件。 2.程序实现； 3.程序的调试与运行。 步骤： 1.问题分析 可以利用读写锁解决读者-写者问题 2.程序实现 1)读者： void *Reader(void *id) { RandomSleep(); pthread_rwlock_rdlock(&rwlock); ReaderNum++; ReadFile(*((int *)id)); ReaderNum--; pthread_rwlock_unlock(&rwlock); } 2)写者： void *Writer(void *id) { RandomSleep(); pthread_rwlock_wrlock(&rwlock); WriterNum++; WriteFile(*((int *)id)); WriterNum--; pthread_rwlock_unlock(&rwlock); } 3)线程的创建： for(i=0; i 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 5 2 W 4 5 3 R 5 2 4 R 6 5 5 W 5.1 3 实验1：安装L i n u x系统 【实验目的和要求】：安装Linux系统，掌握操作系统的系统配置，建立应用环境的过程。 【实验内容】： 1、首先在windows系统中安装虚拟机。在网上找到VMwareWorksttionPro版本， 确定安装目录。一直下一步，不需要太多的说明。 2、 图为安装完成后的界面。 3、然后在阿里巴巴开源镜像网站下载centos系统镜像，然后虚拟机创建新的虚 拟机， 进行一些简单的虚拟机设置，设置了网络链接nat模式等等。 安装完成后的界面 实验2：Linux下c语言开发 【实验目的】：学会和掌握用c语言开发一个应用程序的全过程，包括，编译，调试等等。 【实验步骤】：首先在系统中查看是否已经安装有gcc,输入查看命令发现没有，于是需要安装gcc。在centos系统中可以使用比较简便的yum命令。在之前已经配置好了yum源。直接输入yuminstallgcc。回车自动安装程序和需要的依赖包。 因为虚拟机中和电脑很多地方切换使用不方便，所以安装了xshell软件。图为xshell中的截图。 安装完毕。然后使用vi或者vim编写 运行，在屏幕上打印出hello，world。 实验3：进程创建 【实验目的和要求】1.了解进程的概念及意义；2.了解子进程和父进程 3.掌握创建进程的方法。 【实验内容】1.子进程和父进程的创建； 2.编写附件中的程序实例 【实验步骤】一1、打开终端，输入命令，在文件中输入中的代码； 2、输入命令，回车后显示无错误； 3、输入命令：./1_fork运行程序。 二、1、打开终端，输入命令，在文件中输入中的代码； 2、输入命令，回车后显示无错误： 3、输入命令：./2_vfork运行程序。 从上面可以看到两次的运行结果不一样。我们知道write函数是不带缓存的。因为在fork之前调用write，所以其数据写到标准输出一次。但是，标准I/O库是带缓存的。如果标准输出连到终端设备，则它是行缓存的，否则它是全缓存的。当以交互方式运行该程序时，只得到printf输出的行一次，其原因是标准输出缓存由新行符刷新。但是当将标准输出重新定向到一个文件时，却得到printf输出行两次。其原因是，在fork之前调用了printf一次，当调用fork时，该行数据仍在缓存中，然后在父进程数据空间复制到子进程中时，该缓存数据 也被复制到子进程中。于是那时父、子进程各自有了带该行内容的缓存。在exit 之前的第二个printf将其数据添加到现存的缓存中。当每个进程终止时，缓存中的内容被写到相应文件中。 操作系统实验报告 班级：030613 学号：03061331 姓名：裴帅帅 实验一：进程的建立 一、实验内容 创建进程及子进程，在父子进程间实现进程通信，创建进程并显示标识等进 程控制块的属性信息，显示父子进程的通信信息和相应的应答信息。 使用匿名管道实现父子进程之间的通信。 二、源程序 1、创建匿名管道 SECURITY_ATTRIBUTES sa; sa.bInheritHandle=true; sa.lpSecurityDescriptor=NULL; sa.nLength=sizeof(SECURITY_ATTRIBUTES); if(!CreatePipe(&m_hRead,&m_hWrite,&sa,0)) { MessageBox("创建匿名管道失败"); return false; } 2、创建子进程 STARTUPINFO si; ZeroMemory(&si,sizeof(STARTUPINFO)); si.cb=sizeof(STARTUPINFO); si.dwFlags=STARTF_USESTDHANDLES; si.hStdInput=m_hRead; si.hStdOutput=m_hWrite; si.hStdError=GetStdHandle(STD_ERROR_HANDLE); if(!CreateProcess(NULL,"子 进.exe",NULL,NULL,true,0,NULL,NULL,&si,&pi)) { MessageBox("创建子进程失败"); CloseHandle(m_hRead); CloseHandle(m_hWrite); m_hRead=NULL; m_hWrite=NULL; return; } 3、销毁子进程 if(m_hRead) CloseHandle(m_hRead);实验七：Linux多线程编程(实验分析报告)
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