(完整word版)读者写者问题实验报告

操作系统课程设计课题：读者写者问题姓名：赫前进班级：1020552学号102055211指导教师：叶瑶提交时间：2012/12/30（一）实验目的1.进一步理解“临界资源”的概念；2.把握在多个进程并发执行过程中对临界资源访问时的必要约束条件；3.理解操作系统原理中“互斥”和“同步”的涵义。

（二）实验内容利用程序设计语言编程，模拟并发执行进程的同步与互斥（要求：进程数目不少于3 个）。

（三）、程序分析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。

实验要求用信号量来实现读者写者问题的调度算法。

实验提供了signal类，该类通过P( )、V( )两个方法实现了P、V原语的功能。

实验的任务是修改Creat_Writer()添加写者进程，Creat_Reader()创建读者进程。

Reader_goon()读者进程运行函数。

读优先：要求指一个读者试图进行读操作时，如果这时正有其他读者在进行操作，他可直接开始读操作，而不需要等待。

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。

写优先：一个读者试图进行读操作时，如果有其他写者在等待进行写操作或正在进行写操作，他要等待该写者完成写操作后才开始读操作。

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。

在Windows 7 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（格式见下）的要求进行读写操作。

读者写者实验报告
读者写者问题是指一个共享固定大小缓冲区的进程间通信问题，其中固定大小的缓冲区被多个读者进程和写者进程所共享。

读者进程从缓冲区中读取数据，而写者进程将数据写入缓冲区。

本实验目的是通过使用互斥锁、条件变量和信号量等同步机制，构建一个读者写者问题的解决方案。

实验环境：
- 操作系统：Linux
-编程语言：C语言
实验步骤：
1.创建共享内存缓冲区，用于读者和写者的数据传递。

2.创建互斥锁，用于保护共享内存缓冲区的访问。

3.创建条件变量，用于读者和写者之间的协调。

4.创建读者进程和写者进程，模拟读者写者的并发操作。

5.在读者进程中，通过互斥锁保护共享内存缓冲区，读取数据，并更新计数器。

6.在写者进程中，通过互斥锁保护共享内存缓冲区，写入数据，并更新计数器。

7.使用条件变量实现读者优先或写者优先的策略。

实验结果：
通过实验，我成功实现了读者写者问题的解决方案。

使用互斥锁可以保护共享资源的访问，防止读者和写者同时访问。

使用条件变量可以实现读者优先或写者优先的策略。

实验总结：
通过本次实验，我深入了解了读者写者问题，并且掌握了使用互斥锁、条件变量和信号量等同步机制来解决读者写者问题的方法。

在实现过程中，我遇到了一些困难，例如死锁和竞争条件等问题。

通
过调试和改进代码，我成功解决了这些问题，提高了程序的稳定性和性能。

在以后的工作中，我会更加注重并发编程的实践，提高自己解决问题
的能力。

操作系统教程实验指导书实验一WINDOWS进程初识1、实验目的（1）学会使用VC编写基本的Win32 Consol Application（控制台应用程序)。

（2）掌握WINDOWS API的使用方法。

（3）编写测试程序，理解用户态运行和核心态运行。

2、实验内容和步骤（1）编写基本的Win32 Consol Application步骤1：登录进入Windows，启动VC++ 6.0。

步骤2：在“FILE”菜单中单击“NEW”子菜单，在“projects”选项卡中选择“Win32 Consol Application”,然后在“Project name”处输入工程名，在“Location”处输入工程目录。

创建一个新的控制台应用程序工程。

步骤3：在“FILE”菜单中单击“NEW”子菜单，在“Files”选项卡中选择“C++ Source File”, 然后在“File”处输入C/C++源程序的文件名。

步骤4：将清单1-1所示的程序清单复制到新创建的C/C++源程序中。

编译成可执行文件。

步骤5：在“开始”菜单中单击“程序”-“附件”-“命令提示符”命令，进入Windows “命令提示符”窗口，然后进入工程目录中的debug子目录，执行编译好的可执行程序：E:\课程\os课\os实验\程序\os11\debug>hello.exe运行结果 (如果运行不成功，则可能的原因是什么？) ：答：运行成功，结果：（2）计算进程在核心态运行和用户态运行的时间步骤1：按照（1）中的步骤创建一个新的“Win32 Consol Application”工程，然后将清单1-2中的程序拷贝过来，编译成可执行文件。

步骤2：在创建一个新的“Win32 Consol Application”工程，程序的参考程序如清单1-3所示，编译成可执行文件并执行。

步骤3：在“命令提示符”窗口中运行步骤1中生成的可执行文件，测试步骤2中可执行文件在核心态运行和用户态运行的时间。

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。

《操作系统原理》课程设计任务书题目：读者-写者问题的实现学生姓名：李志旭学号：13740113 班级：_13级软件工程_题目类型：软件工程（R）指导教师：陈文娟、马生菊一、设计目的学生通过该题目的设计过程，掌握读者、写者问题的原理、软件开发方法并提高解决实际问题的能力。

二、设计任务编写程序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）写-写互斥：不能有两个写者同时进行写操作读-写互斥：不能同时有一个线程在读，而另一个线程在写。

读-读允许：可以有一个或多个读者在读。

三、设计要求1.分析设计要求，给出解决方案（要说明设计实现所用的原理、采用的数据结构）。

2.设计合适的测试用例，对得到的运行结果要有分析。

3.设计中遇到的问题，设计的心得体会。

4.文档：课程设计打印文档每个学生一份，并装在统一的资料袋中，资料袋前面要贴有学校统一的资料袋封面。

四、提交的成果1. 课程设计说明书内容包括(1) 封面（学院统一印制）；(2) 课程设计任务书；(3) 中文摘要150字；关键词3-5个；(4) 目录；(5) 正文；（设计思想；各模块的伪码算法；函数的调用关系图；测试结果等）(6) 设计总结；(7) 参考文献；(8) 致谢等。

注：每一部分是单独的一章，要另起一页写。

2. 排版要求(1) 所有一级标题为宋体三号加粗（即上面写的2～8部分，单独一行，居中）(2) 所有二级标题为宋体四号加粗（左对齐）(3) 所有三级标题为宋体小四加粗（左对齐）(4) 除标题外所有正文为宋体小四，行间距为固定值22磅，每个段落首行缩进2字符(5) 目录只显示3级标题，目录的最后一项是无序号的“参考文献资料”。

3. 其他要求（班长负责，务必按照以下方式建文件夹）(1) 以班级为单位刻录光盘一张，光盘以班级命名，例如：“10级计算机科学与技术1班”；(2) 光盘内每人一个文件夹，以学号姓名命名——如“10730101 陈映霞”，内容包括任务书、设计文档。

北京电子科技学院（BESTI）实验报告课程：操作系统班级：0921 姓名：学号：成绩：指导教师：徐小青实验日期：2011.11.22 实验密级：/ 预习程度：代码实验时间：12:50-15:20 仪器组次：A04 必修/选修：必修实验序号：(一)实验名称：用信号量来实现读者-写者问题实验目的与要求：理解进程(或线程)及信号量的概念实验仪器：一、实验目的：理解进程(或线程)及信号量的概念二、实验内容：1、定义一个数据缓存buffer及用于实现同步互斥的信号量。

2、定义一个读者函数：●当有写者在占用buffer时，读者应该等待，直到写者不再使用该buffer。

●当有其他读者在占用buffer时，读者可对buffer进行读取操作。

●当buffer中有数据时，则从其中读取一个数据，并显示然后退出。

●当buffer中没有数据时，应等待，直到buffer中有数据可读。

3、定义一个写者函数●当有读者在占用buffer时，写者应该等待，直到所有的读者都退出为止。

●当有其他写者占用buffer时，该写者应该等待，直到占用buffer的写者退出为止。

●当buffer有空闲时，写者应该在buffer中写入一个数据并退出。

●当buffer满时，写者应该等待，直到buffer有空闲为止。

4、定义主函数，在其中可以任意创建读者与写者。

可根据用户输入创建读者或写者进程(线程)。

三、实验当堂完成内容：1，将设计好的思路以代码形式呈现，并调通。

2，将数据改变，看结果是否符合预期设想3，与同学交流，将代码完善。

四、设计思想：读进程：read(){P(Sr); 申请区域P(Scot); 锁定读者计数器first = first+1;if(first ==1)P(Sdoc);V(Scnt); 解锁读者计数器开始读；P(Scnt); 锁定读者计数器V(Sdoc);V(Scnt);V(Sr);}写进程：write(){P(sdoc);开始写;V(sdoc);}主函数设计思想：五、代码及具体解释：#include <stdlib.h>#include <windows.h>#include <stdio.h>#define P(S) WaitForSingleObject(S, INFINITE)// 这是Windows 下多线程工作的P 操作#define V(S) ReleaseSemaphore(S, 1, NULL)// 这是Windows 下多线程工作的V 操作const int RN = 5 ; // 所有读者总数（可以改变）const int WN = 3; // 所有写者总数（可以改变）HANDLE Sdoc; // 文档信号量——互斥量(临界区的信号量题目要求是1）HANDLE Sr; // 读者信号量——广义信号量（一次最多有多少个读者在读）HANDLE Scnt; // 保护g_cntReader 的互斥量（目前有多少读者正在读）int g_cntReader = 0; // 读者个数计数器// funcname : JustWait ( )// note: 显示一些信息，让后等待// ret val : void//// + Parameter :// [ int ] - nReader 读者（写者）编号，读者>0，写者<0// [ int ] - min 操作等待的最短时间// [ int ] - max 操作等待得最长时间，实际等待的时间介于两者之间// [ LPCSTR ] - info 要显示的信息void JustWait(int nReader, int min, int max, LPCSTR info);DWORD WINAPI Reader(LPVOID lpPara);DWORD WINAPI Writer(LPVOID lpPara);// 这是主函数void main(){Sdoc = CreateSemaphore(NULL, 1, 1, "Document");// 创建信号量初值，最大信号量值Sr = CreateSemaphore(NULL, 3, 3, "ReaderNumber"); // 一次最多允许3 个Scnt = CreateSemaphore(NULL, 1, 1, "ReaderCounterProtect");// 他也是一个互斥信号量，初值为 1HANDLE threads[RN+WN];for (int i=0; i<RN; i++) //不断创建读者线程threads[i] = CreateThread(0, 0, Reader, 0, 0, 0);for (int j=0; j<WN; j++)threads[j+RN] = CreateThread(0, 0, Writer, 0, 0, 0);WaitForMultipleObjects(RN+WN, threads, TRUE, INFINITE);}// 读者线程DWORD WINAPI Reader(LPVOID lpPara){// 注意是静态变量，可以使每来一个读者增加一static int reader_num = 1;int i = reader_num ++;int x=0;while (x<=5){JustWait(i, 1, 2, "我想读"); //1s的时候来，给2s的时间去读P(Sr); // 读者未满P(Scnt); // 锁定读者计数器printf("还有%d 个读者在读, 读者%d进入\n", g_cntReader, i);g_cntReader ++;if (g_cntReader == 1) // 如果是第一个读者{JustWait(i, 1, 2, "我是第一个!");P(Sdoc); // 锁定文档printf("读者%d说：有人在读，不可写文件\n", i);JustWait(i, 1, 2, "我可以读文件了！");V(Scnt); // 解锁读者计数器释放JustWait(i, 2, 5, "我在读");// 读ing…………JustWait(i, 1, 2, "我将要离开！");P(Scnt); // 锁定读者计数器g_cntReader --;if (g_cntReader == 0) // 如果是最后一个{JustWait(i, 1, 2, "我是最后一个!");printf("读者%d说：可以对文件操作了！~~~\n", i);V(Sdoc);// 解锁文档}printf("还有%d个读者在, 读者%d离开\n", g_cntReader, i);V(Scnt);// 解锁读者计数器V(Sr); // 离开JustWait(i, 5, 3, "结束");x++;printf("%d\n",x);}return 0;}DWORD WINAPI Writer(LPVOID lpPara){// 注意是静态变量，可以使每来一个写者减去一，注意初值是负值static int g_cnt = -1;int j = g_cnt --;while (1){JustWait(j, 2, 4, "我想写");// 锁定文档P(Sdoc);printf("\t写者%d说：文件正在修改不可操作\n", -j);JustWait(j, 4, 3, "写···"); // 写ing……JustWait(j, 1, 2, "写完了，离开");printf("写者%d说：可以对文件操作了\n", -j);V(Sdoc);// 解锁文档JustWait(j, 8, 4, "休息了");}return 0;}void JustWait(int nReader, int min, int max, LPCSTR info)//min为读者到来时间，max为读者离开时间{const int BASETIME = 1000;// 等待时间的基本量，以毫秒表示int wait_time = 0;// 实际等待得时间if (max==min) // 判断是为了避免%0错误，注意取随机值wait_time = min*BASETIME;//处理时间为0；elsechar s_out[128];// 最终显示的信息缓冲if (nReader > 0)// 读者大于0，写者小于0sprintf(s_out, "读者%d说: %s\n", nReader, info);elsesprintf(s_out, "\t写者%d说: %s\n", -nReader, info);printf(s_out);// 打印Sleep(wait_time);// 然后等待}//其设计思想是：读者在读，来了写着，创建写着线程，利用时间片区分他们。

《Linux系统分析》实验报告报告提交日期：姓名：程志超学号： 128355003 班级：交换生一、实验题目采用多线程互斥与同步机制，实现读者、写者问题二、实验目的掌握使用POSIX接口提供的互斥变量、条件变量实现多线程同步三、实验要求有一个文件为多个并发线程所共享，其中读线程只要求读取文件内容，写线程则要求修改文件容，允许多个线程同时读取文件内容。

但若有一个写线程在写，则其他读线程不能读；若有一个写线程在写或有其他读线程在读，则其他写线程均被拒绝。

当一个写线程正在写，而有多个读线程与写线程在等待时，写线程应优先唤醒。

读线程进去读、等待，写线程进去写、等待等状态均在屏幕上打印出来四、设计思路和流程图（对于涉及算法的实验，需要提供数据结构及其说明、测试数据的设计及测试结果分析）数据结构的说明struct prodcons{int buffer[BUFFERSIZE]; //缓冲区pthread_mutex_t lock; //互斥锁int readpos,writepos; //读写的游标pthread_cond_t notempty; //缓冲区非空条件判断pthread_cond_t notfull; //缓冲区非满条件判断};测试结果：读和写的线程交互进行五、实验体会（包括实验中遇到的问题及解决过程、产生的错误及原因分析）对线程条件变量控制相关函数pthread_cond_init()、pthread_cond_wait()和pthread_cond_signal()的原型及用法不是很了解，上网查阅相关资料，明白第一个是初始化一个条件变量，第二个等待线程，尤其要注意线程状态和条件变量的加解锁过程是/*block-->unlock-->wait() return-->lock*/六、程序清单（包括源程序、makefile、readme）/***multithread.c***/#include<stdio.h>#include<pthread.h>#define BUFFERSIZE 100#define OVER (-1)struct prodcons{int buffer[BUFFERSIZE];pthread_mutex_t lock;int readpos,writepos;pthread_cond_t notempty;pthread_cond_t notfull;};void init(struct prodcons *b){pthread_mutex_init(&b->lock,NULL);pthread_cond_init(&b->notempty,NULL);pthread_cond_init(&b->notfull,NULL);b->readpos = 0;b->writepos = 0;}void put(struct prodcons *b,int data){pthread_mutex_lock(&b->lock);if((b->writepos + 1) % BUFFERSIZE == b->readpos){ pthread_cond_wait(&b->notfull,&b->lock);}b->buffer[b->writepos] = data;b->writepos++;if(b->writepos >= BUFFERSIZE)b->writepos = 0;pthread_cond_signal(&b->notempty);pthread_mutex_unlock(&b->lock);}int get(struct prodcons *b){int data;pthread_mutex_lock(&b->lock);if(b->writepos == b->readpos){pthread_cond_wait(&b->notempty,&b->lock);}data = b->buffer[b->readpos];b->readpos++;if(b->readpos >= BUFFERSIZE)b->readpos = 0;pthread_cond_signal(&b->notfull);pthread_mutex_unlock(&b->lock);return data;}struct prodcons buffer;void *producer1(void *data){int n;for(n = 0;n < 10000;n++){//printf("%d\n",n);printf("producer1 is writing\n");put(&buffer,n);}put(&buffer,OVER);return NULL;}void *producer2(void *data){int n;for(n = 0;n < 10000;n++){//printf("%d\n",n);printf("producer2 is writing\n");put(&buffer,n);}put(&buffer,OVER);return NULL;}void *consumer1(void * data){int d;while(1){d = get(&buffer);if(d == OVER)break;//printf("%d\n",d);printf("consumer1 is reading\n");}return NULL;}void *consumer2(void * data){int d;while(1){d = get(&buffer);if(d == OVER)break;//printf("%d\n",d);printf("consumer2 is reading\n");}return NULL;}int main(void){pthread_t writer1,reader1,writer2,reader2;void *retval;init(&buffer);pthread_create(&writer1,NULL,producer1,0);pthread_create(&reader1,NULL,consumer1,0);pthread_create(&writer2,NULL,producer2,0);pthread_create(&reader2,NULL,consumer2,0);pthread_join(writer1,&retval);pthread_join(reader1,&retval);pthread_join(writer2,&retval);pthread_join(reader2,&retval);return 0;}。

操作系统读者写者问题报告
读者写者问题是一种典型的操作系统同步问题，其描述如下：有多个读者和写者同时访问共享资源，读者可以同时访问共享资源，但写者必须独占式的访问共享资源，即任何时刻只能有一个写者访问共享资源，且在写者访问共享资源的期间，任何读者都不得访问共享资源。

此外，读者在访问共享资源时不会修改共享资源，而写者则会对共享资源进行修改。

如何实现读者写者问题呢？简单来说，可以使用信号量机制来解决这个问题。

具体来说，可以使用两个信号量RdMutex和WrMutex，RdMutex用于锁定读者，在读者访问共享资源时，需要申请RdMutex信号量，如果有写者在访问共享资源，则RdMutex会阻止读者访问共享资源；而当最后一个读者结束访问共享资源时，需要释放RdMutex信号量，以便让其他等待的读者访问共享资源。

类似地，WrMutex用于锁定写者，在写者访问共享资源时，需要申请WrMutex信号量，如果有其他读者或者写者在访问共享资源，则WrMutex会阻止写者访问共享
资源；而当写者访问共享资源结束时，需要释放WrMutex信号量，以便让其他等待的写者访问共享资源。

除了信号量机制之外，还可以使用其他同步机制来解决读者写者问题，比如互斥量、条件变量等。

同时，操作系统还可以采用优化策略，比如写优先、读写优先等，来提高读写效率。

总之，读者写者问题是操作系统同步问题中的一个经典问题，其实现方式需要考虑多方面的因素，包括并发访问、同步机制、优化策略等，需要经过深入思考和有效实践才能得到较好的解决方案。

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。

课程设计任务书目录一、课程设计目的及要求 (1)二、相关知识 (1)三、题目分析 (2)四、概要设计 (4)五、代码及流程 (5)六、运行结果 (11)七、设计心得 (12)八、参考文献 (12)一、课程设计目的及要求读者与写者问题（进程同步问题）用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；2）读-写互斥；3）读-读允许；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。

二、相关知识Windows API：在本实验中涉及的API 有：1线程控制：CreateThread 完成线程创建，在调用进程的地址空间上创建一个线程，以执行指定的函数；它的返回值为所创建线程的句柄。

HANDLE CreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, // SDDWORD dwStackSize, // initial stack sizeLPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, // threadfunctionLPVOID lpParameter, // thread argumentDWORD dwCreationFlags, // creation optionLPDWORD lpThreadId // thread identifier);2 ExitThread 用于结束当前线程。

VOID ExitThread(DWORD dwExitCode // exit code for this thread);3Sleep 可在指定的时间内挂起当前线程。

VOID Sleep(DWORD dwMilliseconds // sleep time);4信号量控制：WaitForSingleObject可在指定的时间内等待指定对象为可用状态；DWORD WaitForSingleObject(HANDLE hHandle, // handle to objectDWORD dwMilliseconds // time-out interval);hHandle为等待的对象，也就是实现同步或者互斥的对象。

操作系统读者-写者问题模拟读者-写者问题模拟目录操作系统读者-写者问题模拟----------------------------------------------------------------------------- - 1 -一、设计概述 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 2 -二、设计目的与内容 ---------------------------------------------------------------------------------------------- - 3 -一、实验目的--------------------------------------------------------------------------------------------------- - 3 -二、实验内容--------------------------------------------------------------------------------------------------- - 3 -三、设计分析--------------------------------------------------------------------------------------------------- - 3 -四. 程序实现 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 4 -五、程序调试 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 4 -六、结果分析和讨论------------------------------------------------------------------------------------------------ - 4 -七、源程序 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ - 5 -一、设计概述所谓读者写者问题，是指保证一个writer进程必须与其它进程互斥地访问共享对象的同步问题。

实验二：读者写者问题一、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）：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，即不能同时有一个线程在读，而另一个线程在写。

3、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。

流程图如图1、图2、图3、图4所示。

图1 流程图1图2 流程图2图3 流程图3图4 流程图4二、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，各个字段间用空格分隔。

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，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，延迟相应时间（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 52 W 4 53 R 5 24 R 6 55 W 5.1 3三、实验结果1、初始化界面2、读者优先3、写者优先。

操作系统原理实验报告实验名称：操作系统姓名： XXX学号： xxxxxxxxxx班级： xxx指导老师： xxx一、实验内容在Windows2000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):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，即不能同时有一个线程在读，而另一个线程在写。

，3)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，以确定所有处理都遵守相应的读写操作限制。

二、实验目的在Windows2000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。

三、实验原理1).读者优先读者优先指的是除非有写者在写文件，否则读者不需要等待。

所以可以用一个整型变量read_count记录当前的读者数目，用于确定是否需要释放正在等待的写者线程(当read_count=O时，表明所有的读者读完，需要释放写者等待队列中的一个写者)。

每一个读者开始读文件时，必须修改read_count变量。

因此需要一个互斥对象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。

操作系统读者写者实验报告一、实验目的通过实验理解读者写者问题的实现原理，掌握相关的同步机制，实现读者写者问题的经典解法，并对比不同解法的优缺点。

二、实验原理1.读者写者问题读者写者问题是指在多个线程同时读写一个共享数据的情况下可能出现的问题。

其问题的核心在于多个读线程可以同时读，但只能有一个写线程能够写，并且在写操作过程中不能有任何的读操作。

2.互斥与同步为了解决读者写者问题，在多线程并发读写共享数据时，需要使用互斥与同步机制来保证数据的完整性和一致性。

-互斥：通过锁机制来保证只允许一个线程进入临界区，其他线程需要等待锁的释放。

-同步：通过信号量等机制来保证线程按照一定顺序执行。

三、实验步骤本次实验中将实现两个版本的读者写者问题解决方案：一是使用互斥锁和条件变量，二是使用信号量。

1.使用互斥锁和条件变量（1）定义全局变量和互斥锁：共享数据、读者数目、互斥锁、写者条件变量、读者条件变量。

（2）初始化互斥锁和条件变量。

（3）写者线程的实现：获取互斥锁，判断当前是否有读者或写者，如果有则等待条件变量，然后进行写操作，释放互斥锁。

（4）读者线程的实现：获取互斥锁，判断是否有写者，如果有则等待条件变量，否则增加读者数目并释放互斥锁，进行读操作。

（5）测试程序的运行并输出结果。

2.使用信号量（1）定义全局变量和信号量：共享数据、读者信号量、写者信号量、用于保护读者数目和写者数目的互斥信号量。

（2）初始化信号量和互斥信号量。

（3）写者线程的实现：首先获取写者互斥信号量，然后获取写者信号量，进行写操作，释放写者信号量和写者互斥信号量。

（4）读者线程的实现：首先获取读者互斥信号量，然后增加读者数目，如果是第一个读者则获取写者信号量，然后进行读操作，释放读者信号量和读者互斥信号量，如果是最后一个读者则释放写者信号量。

（5）测试程序的运行并输出结果。

四、实验结果与分析通过对比两种解决方案，可以得出以下结论：1.使用互斥锁和条件变量的解决方案相对较为简单，但可能存在饥饿问题，即可能会导致一些线程一直无法访问共享资源。

《操作系统原理》课程设计课程设计起止时间：2009年11月30日至12月11日指导教师：成绩：课程设计成绩评定表一．设计说明（四号，宋体，加粗）通过学习操作系统，与之前的语句基础相结合，用C语言来编写读者写着问题。

读者写者问题（read—write problem）是一个经典的并发程序设计问题。

有两组并发进程：读者和写者，共享一个问题F，要求：（1）允许多个读者可同时对之执行读操作；（2）只允许一个写者往文件中写信息；（3）任一写者在完成写操作之前不允许其他读者或者写者工作；（4）写者执行写操作前，应让已有的写者和读者全部退出。

二．工作原理（四号，宋体，加粗）读者和写者问题是典型是经典的进程同步问题，进程同步任务是使并发的诸进程之间有效的共享资源，相互合作，从而保证程序的可再现性。

在读者—写者问题中，允许多个读者同时读一个数据对象，因为读文件不会使数据发生混乱，但绝不允许一个写者进程与其他读者进程或写者进程同时访问该数据对象。

文件是诸进程能互斥访问临界资源，读者进程和写者进程，写者进程和写者进程之间的互斥。

在读者进程中，可以有多个读者在读数据库，在读者进程的计数要互斥，以免发生错误，同时注意当第一个读者进程读时，一定要封锁写者进程。

当读者进程逐渐撤离时，也要针对计数变量进行互斥操作，若当前为最后一个读者进程时，读完后，则唤醒写者进程。

当写者进程在进行写操作时，可以封锁其他读者或写者进程，当写操作完成时，唤醒其他读者或写者进程。

所以分析了以下4种可能发生的情况：第 1 种情况: 读者的优先权比写者高，而且，不用调配。

所有读者的优先权都比写者的优先权高，而且，不用调配。

一个读者需要等待的唯一情况是，一个写者已经占用了文件。

一个写者可以取得文件的条件是，没有一个读者处在等待状态或正在读文件。

允许读者们结盟，以便能长期占用文件，而禁止写者的写。

第 2 种情况: 在一个读者已经占有了文件的时候，全体读者的优先权才比写者高。

操作系统原理实验报告实验名称：操作系统姓名： XXX学号： xxxxxxxxxx班级： xxx指导老师： xxx一、实验内容在Windows2000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):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，即不能同时有一个线程在读，而另一个线程在写。

，3)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，以确定所有处理都遵守相应的读写操作限制。

二、实验目的在Windows2000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。

三、实验原理1).读者优先读者优先指的是除非有写者在写文件，否则读者不需要等待。

所以可以用一个整型变量read_count记录当前的读者数目，用于确定是否需要释放正在等待的写者线程(当read_count=O时，表明所有的读者读完，需要释放写者等待队列中的一个写者)。

每一个读者开始读文件时，必须修改read_count变量。

因此需要一个互斥对象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。

读者写者问题实验报告1.实验目的：掌握读者写者问题的基本概念和操作实现方法。

2.实验原理：（1）读者写者问题：1.读者优先：若读者进程正在读文件，写者进程需等待。

2.写者优先：若写者进程正在写文件，读者进程需等待。

3.公平竞争：读写者进程均有机会访问文件。

（2）进程同步：1.信号量：能够同步进程的执行，性能较好。

2.互斥量：能够同步进程的执行，提供了更细粒度的控制。

3.条件变量：让进程能够进行相互之间的协作。

3.实验内容：（1）依照读者写者问题的操作实现方法，采用信号量机制，编写读者进程和写者进程。

（2）测试不同读者写者优先级下程序的执行情况。

4.实验步骤：（1）设计程序架构：1.使用信号量实现读者写者访问文件的同步操作；2.设计Readers和Writers两个类分别实现读者和写者进程的操作。

（2）实现程序：1.编写读者进程，在进程对文件进行读操作之前使用信号量P操作，读取完成后使用信号量V操作；2.编写写者进程，在进程对文件进行写操作之前使用信号量P操作，写入完成后使用信号量V操作；3.设计信号量的初始值，以实现不同读者写者优先级下程序的执行情况。

（3）测试程序：在有多个读者进程和多个写者进程的情况下，测试不同读者写者优先级下程序的执行情况。

5.实验结果：（1）读者优先：读者优先的情况下，不管读者进程和写者进程的数量如何设置，读者总是有后进先出的机会访问文件。

（2）写者优先：写者优先的情况下，不管读者进程和写者进程的数量如何设置，写者总是有先进先出的机会访问文件。

（3）公平竞争：公平竞争的情况下，读者或写者进程均有机会访问文件。

6.实验结论：（1）在实现读者写者问题的过程中，需要采用进程同步技术来确保进程之间的正确协作。

（2）信号量提供了一种较为有效的进程同步机制，能够满足读者写者问题的操作需求。

（3）采用不同的优先级设置，可以使读者写者进程之间实现不同的访问策略，进而实现不同的访问效果。

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我在网上搜索了相关资料，到最后还是无法成功运行该例子。

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