实验二进程同步实验精要.doc

实验二 进程同步 一、实验目的： 掌握基本的同步算法，理解经典进程同步问题的本质；学习使用Linux的进程同步机制，掌握相关API的使用方法；能利用信号量机制，采用多种同步算法实现不会发生死锁的哲学家进餐程序。 二、实验平台： 虚拟机：VMWare9以上 操作系统：Ubuntu12.04以上 编辑器：Gedit | Vim 编译器：Gcc 三、实验内容： （1）以哲学家进餐模型为依据，在Linux控制台环境下创建5个进程，用semget函数创建一个信号量集（5个信号量，初值为1），模拟哲学家的思考和进餐行为：每一位哲学家饥饿时，先拿起左手筷子，再拿起右手筷子；筷子是临界资源，为每一支筷子定义1个互斥信号量；想拿到筷子需要先对信号量做P操作，使用完释放筷子对信号量做V操作。 伪代码描述： semaphore chopstick[5]={1,1,1,1,1}; 第i位哲学家的活动可描述为： do{ printf(%d is thinking\n,i); printf(%d is hungry\n,i); wait(chopstick［i］); //拿左筷子 wait(chopstick［(i+1) % 5］); //拿右筷子 printf(%d is eating\n,i); signal(chopstick［i］); //放左筷子 signal(chopstick［(i+1) % 5］); //放右筷子 … }while[true]; 运行该组进程，观察进程是否能一直运行下去，若停滞则发生了什么现象？并分析原因。 （2）解决哲学家进餐问题可采用如下方法：a.仅当哲学家的左、右两只筷子均可用时，才允许他拿起筷子进餐；b.至多只允许有4位哲学家同时去拿左边的筷子，最终能保证至少有一位哲学家能够进餐；c.规定奇数号哲学家先拿起他左手的筷子，然后再拿起他右手的筷子，而偶数号哲学家则先拿起他右手的筷子，然后再拿起他左手的筷子。方法a在示例程序中给出，请用方法b和c写出不会发生死锁的哲学家进餐程序。 （3）设计程序，实现生产者/消费者进程(线程)的同步与互斥。在该程序中创建4个进程（或线程）模拟生产者和消费者，实现进程(线程)的同步与互斥。 实验结果： 使用a方法结果哲学家就餐问题 使用b方法解决哲学家就餐问题 源码如下： #include stdio.h #include stdlib.h #include string.h #include stdint.h #include stdbool.h #include errno.h #include unistd.h #include sys/types.h #include sys/stat.h #include sys/ipc.h #include sys/sem.h #include sys/wait.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) //获取互斥信号量 void wait_mutex(int mutex) { struct sembuf sb={0,-1,0}; semop(mutex,sb,1);//对互斥信号量进行操作 } //取得筷子 void wait_v(int semid,int num) { struct sembuf sb={num,-1,0}; semop(semid,sb,1); } //释放筷子 void signal_p(int semid,int num) { struct sembuf sb={num,1,0}; semop(semid,sb,1); } //释放互斥变量mutex void signal_mutex(int semid0) { struct sembuf sb={0,1,0}; semop(semid0,sb,1); } //ph函数 void ph(int num,int semid,int semid0) { int left=num; int right=(num+1)%5; for(;;) { printf(%d is thinking\n,num)