操作系统课程设计基于Windows进程互斥实现机制范文

南昌大学实验报告---(2)编程模拟进程间的同步与互斥学生姓名: 张皓然学号: 5501215001 专业班级: 本硕151实验类型:□验证□综合■设计□创新实验日期: 2017、5、5 实验成绩:一、实验目的通过实验加强对进程同步与互斥的理解,并掌握进程(线程)的创建与调用方法。

学会使用信号量解决资源共享问题。

学生可以自己选择在Windows或Linux系统下编写。

二、实验内容(一)以下为Linux系统下参考程序,请编译、运行并观察程序的输出,并分析实验结果,写出实验报告。

#include<stdio、h>//标准输入输出头文件#include<stdlib、h>//standard library标准库头文件#include<unistd、h>//POSIX标准定义的unix类系统定义符号常量的头文件,包含了许多UNIX 系统服务的函数原型,例如read函数、write函数与getpid函数。

#include<time、h>//time、h就是C标准库头文件,主要就是一些与时间相关的函数#include<sys/types、h>//基本系统数据类型#include<sys/wait、h>//declarations for waiting#include<linux/sem、h>//Semaphore operation flags#define NUM_PROCS 5//5个子进程#define SEM_ID 250//信号量#define "/tmp/sem_aaa"#define DELAY 4000000void update_ sem_set_id, char *, int number){struct sembuf sem_op;FILE *建立一个文件指针//等待信号量的数值变为非负数,此处设为负值,相当于对信号量进行P操作sem_op、sem_num=0;sem_op、sem_op=-1;sem_op、sem_flg=0;semop(sem_set_id,&sem_op,1);/*操作一组信号,进程的标识符号为sem_set_id,sem_op就是结构指针。

实现进程互斥的方法1. 什么是进程互斥？在计算机科学中，进程互斥是指对共享资源的访问进行控制，以确保同时只有一个进程可以访问该资源。

这种控制机制可以防止多个进程同时修改共享资源而导致数据不一致或冲突。

2. 进程互斥的重要性在多进程环境下，多个进程可能会同时访问共享资源，如果没有合适的控制机制，就会出现竞态条件（Race Condition），导致程序出现不可预料的错误。

通过实现进程互斥，可以确保每次只有一个进程能够访问共享资源，从而避免竞态条件和数据冲突，提高程序的正确性和稳定性。

3. 实现进程互斥的方法3.1 使用锁（Lock）使用锁是最常见和简单的实现进程互斥的方法之一。

锁可以分为两种类型：独占锁（Exclusive Lock）和共享锁（Shared Lock）。

•独占锁：也称为互斥锁（Mutex），同一时间只允许一个线程持有该锁。

当一个线程获得了独占锁后，其他线程就无法再获取该锁，直到持有锁的线程释放锁为止。

•共享锁：也称为读写锁（Read-Write Lock），允许多个线程同时持有共享锁，但在某一时刻只能有一个线程获得独占锁。

这种机制适用于对共享资源的读操作较多、写操作较少的场景。

使用锁可以通过以下步骤实现进程互斥：1.在进程中定义一个全局的锁对象。

2.在需要访问共享资源的代码段前加上获取锁的操作。

3.在访问完共享资源后释放锁。

下面是一个使用Python中threading模块提供的Lock类实现进程互斥的例子：import threading# 定义全局锁对象lock = threading.Lock()def access_shared_resource():# 获取锁lock.acquire()try:# 访问共享资源# ...finally:# 释放锁lock.release()3.2 使用信号量（Semaphore）信号量是一种更高级别的同步原语，它可以用来控制对共享资源的访问数量。

操作系统中P、V操作实现进程的同步与互斥常静【期刊名称】《电脑知识与技术》【年(卷),期】2012(000)030【摘要】操作系统是计算机科学与技术的专业基础课程，进程的同步与互斥问题是操作系统中的重要内容。

如何正确使用P、V操作实现进程的同步与互斥是防止死锁的重要手段，怎样判断进程是同步还是互斥问题，以及如何正确使用P、V操作防止进程死锁，该文通过具体的实例给出一种通用的解决模式。

% Operating system is the foundation courses of Computer Science and Technology, Process synchronism and exclusion problem is the important content of the operating system. How to properly use the P、V operation in process synchronism and ex⁃clusion is an important means to prevent deadlocks, How do we judge the process is synchronism or exclusion problem and how to use P, V operation preventing process Deadlock, This paper given in the mode of a universal solution By Specific examples.【总页数】5页(P7144-7147,7153)【作者】常静【作者单位】广东外语外贸大学南国商学院信息科学技术系，广东广州 510545【正文语种】中文【中图分类】TP393【相关文献】1.操作系统进程同步和互斥教学方法研究 [J], 罗娇敏2.操作系统中进程同步与互斥的实现 [J], 汤敏3.现代操作系统中并发进程互斥的实现 [J], 张健4.分布式操作系统中操作原语的应用——谈谈互斥与条件同步在P、V操作中的区别及如何运用P、V操作原语实行n个进程同步 [J], 肖汉奇5.操作系统中进程同步与互斥思政教学设计 [J], 王丽芳;武瑞娟;樊彩霞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

线程的互斥姓名：蒙吉学号：20072411603实验名称：线程的互斥实验目的：1）熟练掌握Windows系统环境下线程的创建于撤销。

2）熟悉Windows系统提供的线程互斥API。

3）使用Windows系统提供的线程互斥API解决实际问题。

实验准备知识：临界区对象（Criticalsection）包括初始化临界区InitializecritiCalSection（）、进入临界区EnterCriticalSection（）、退出临界区LeaveCriticalSection（）及删除临界区DeleteCriticalsection等API函数；互斥对象（Mutex）包括创建互斥对象（CreateMutex（））、打开互斥对象（OpenMutex（））、释放互斥条件（ReleaseMutex（））API函数。

实验内容：完成两个子线程之间的互斥，在主线程中使用系统调用CreateThread（）创建两个子线程，并使两个子线程互斥的使用全局变量count。

实验要求：能正确使用临界区对象，包括初始化临界区InitializecritiCalSection（）、进入临界区EnterCriticalSection（）、退出临界区LeaveCriticalSection（）及删除临界区DeleteCriticalsection （），进一步理解线程的互斥。

源代码：// 操作系统实验三.cpp : Defines the entry point for the console application.//#include "stdafx.h"#include "操作系统实验三.h"#ifdef _DEBUG#define new DEBUG_NEW#undef THIS_FILEstatic char THIS_FILE[] = __FILE__;#endif/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// The one and only application objectCWinApp theApp;using namespace std;static int count=5;static HANDLE h1;static HANDLE h2;LPCRITICAL_SECTION hCriticalSection; //定义指向临界区对象的地址指针CRITICAL_SECTION Critical; //定义临界区void func1();void func2();int _tmain(int argc, TCHAR* argv[],TCHAR* envp[]){int nRetCode=0;DWORD dwThreadID1, dwThreadID2;hCriticalSection=&Critical; //将指向临界区的对象的指针指向临界区InitializeCriticalSection(hCriticalSection); //初始化临界区h1=CreateThread((LPSECURITY_ATTRIBUTES)NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)func1,(LPVOID)NULL,0,&dwThreadID1); //创建线程func1 if(h1==NULL)printf("Thread1 create Fail!\n");else printf("Thread1 create success!\n");h2=CreateThread((LPSECURITY_A TTRIBUTES)NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)func2,(LPVOID)NULL,0,&dwThreadID2); //创建线程func2 if(h1==NULL)printf("Thread2 create Fail!\n");else printf("Thread2 create success!\n");_sleep(1000);CloseHandle(h1);CloseHandle(h2);DeleteCriticalSection(hCriticalSection); //删除临界区ExitThread(0);return nRetCode;}void func2(){int r2;EnterCriticalSection(hCriticalSection); //进入临界区r2=count;_sleep(100);r2=r2+1;count=r2;printf("count in func2=%d\n",count);LeaveCriticalSection(hCriticalSection); //退出临界区}void func1(){int r1;EnterCriticalSection(hCriticalSection); //进入临界区r1=count;_sleep(100);r1=r1+1;count=r1;printf("count in func1=%d\n",count);LeaveCriticalSection(hCriticalSection); //退出临界区}实验步骤：1)实验的第一步和线程的创建与撤销、线程的同步过程是一样的，比如新建工程文件以及工程设置等，2)引进系统分配的程序后对此程序进行修改输入源代码的过程3）运行源代码或线程互斥的程序4）编译源代码过程5）查看运行结果实验总结：1）进一步巩固和掌握第一二次实验线程的创建于撤销和线程的同步的一些基本函数的运用方法和各自的功能的基础上上了解线程的互斥。