操作系统第6次实验报告：使用信号量解决进程互斥访问

Posted on 2020-05-30 21:12  LeeKYi  阅读(404)  评论(0)  编辑  收藏  举报

操作系统第6次实验报告：使用信号量解决进程互斥访问

姓名：李冠毅 学号：201822121031 班级：计算1811

目录
  • 一、实验目的
  • 二、实验内容
  • 三、实验报告
    • 1. 选择哪一个问题
    • 2. 给出伪代码
    • 3. 给出完整代码
    • 4. 运行结果并解释

一、实验目的

通过编程进一步了解信号量。

二、实验内容

在服务器上用Vim编写一个程序：使用信号量解决任一个经典PV问题，测试给出结果，并对解释运行结果。

  • 生产者-消费者问题
  • 读者-写者问题
  • 哲学家进餐问题

三、实验报告

1. 选择哪一个问题

选题哪个问题？

  • 生产者-消费者问题
  • 读者-写者问题
  • 哲学家进餐问题（√）

详细问题如下：

　　有五个哲学家共用一张圆桌，分别坐在周围的五张椅子上，在圆桌上有五个碗和五支筷子，平时哲学家进行思考，饥饿时便试图取其左、右最靠近他的筷子，只有在他拿到两支筷子时才能进餐，该哲学家进餐完毕后，放下左右两只筷子又继续思考。

2. 给出伪代码

3. 给出完整代码

由于在服务器vim查看注释出现乱码，这里不截图直接贴源码了



#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>




union semun
{int val;
 struct semid_ds *buf;
 unsigned short *array;
 struct seminfo *__buf;
};




#define ERR_EXIT(m) \
    do { \
        perror(m); \
        exit(EXIT_FAILURE); \
    } while(0)




int wait_1fork(int no,int semid){//申请一个资源
    struct sembuf sb = {no,-1,0};
    int ret;
    ret = semop(semid,&sb,1);
    if(ret < 0){
    	ERR_EXIT("semop");
    }return ret;
}




int free_1fork(int no,int semid){// 释放一个资源
    struct sembuf sb = {no,1,0};
    int ret;
    ret = semop(semid,&sb,1);
    if(ret < 0) {
        ERR_EXIT("semop");
    }return ret;
}




#define DELAY (rand() % 5 + 1)//这里表明叉子是一个临界资源




void wait_for_2fork(int no,int semid){//相当于P操作
    int left = no;//哲学家左边刀叉编号即为哲学家编号 
    int right = (no + 1) % 5;//表示右边的刀叉
    //操作两个信号量,当两种资源都满足才进行操作
    struct sembuf buf[2] = {
        {left,-1,0},
        {right,-1,0}
    };
    semop(semid,buf,2);
}




void free_2fork(int no,int semid){//释放刀叉
    int left = no;
    int right = (no + 1) % 5;
    struct sembuf buf[2] = {
        {left,1,0},
        {right,1,0}
    };
    semop(semid,buf,2);
}




void philosophere(int no,int semid){//哲学家改做的事
    srand(getpid());
    for( ; ; ){
    #if 1
        //当两种资源均满足，哲学家开始吃饭
        printf("%d thinking\n",no); sleep(DELAY);//思考
        printf("%d hungry\n",no);  		       //饥饿
        wait_for_2fork(no,semid);              //空出两个资源开吃 
        printf("%d eating\n",no); sleep(DELAY);//开饭
        free_2fork(no,semid);				   //吃完释放两个资源 
    #else
        int left = no;
        int right = (no + 1) % 5;
        printf("%d thinking\n",no); sleep(DELAY);		//思考
        printf("%d hungry\n",no);   		   		//饥饿
        wait_1fork(left,semid); sleep(DELAY);  		//只要空出一个资源就能吃 
        wait_1fork(right,semid);   			   		//拿到右边 
        printf("%d eating\n",no); sleep(DELAY);	//开饭
        free_1fork(left,semid); 					// 释放左边 
        free_1fork(right,semid);  					// 释放右边 
    #endif
    }
}




int main(int argc,char *argv[]){
    int semid;
    //创建集中5个信号量信号量
    semid = semget(IPC_PRIVATE,5,IPC_CREAT | 0666); 
    if(semid < 0){
        ERR_EXIT("semid");
    }
	union semun su;
    su.val = 1;
    int i;
    for(i = 0;i < 5;++i){
        semctl(semid,i,SETVAL,su); //第二个参数同是索引
    }
    int num = 0; 
    pid_t pid;
    for(i = 1;i < 5;++i){//创建4个子进程
       	pid = fork(); 
       	if(pid < 0) {
           ERR_EXIT("fork");
    	}if(0 == pid){  // 子进程
            num = i;
            break;
        }
    }philosophere(num,semid);//哲学家开始 
    return 0;
}






4. 运行结果并解释




　　一开始（0.4.3.2.1）5人都在思考，4饿了开吃，3因为4再吃饿着，1饿了开吃，0饿了因为1再吃饿着，2饿了因为1再吃饿着，4吃完开始思考，所以3开吃，1吃完开始思考，所以0开吃，4饿了因为0再吃饿着，3吃完开始思考，所以2开吃，0吃完开始思考所以4开吃，1饿了因为2再吃饿着，3饿了因为4再吃饿着，4吃完开始思考，2也吃完开始思考，所以3开吃。程序能一直跑，表示没有死锁。