实验三 生产者-消费者问题.docVIP

实验三 生产者-消费者问题的实现 实验类型 验证性实验 实验目的 通过生产者-消费者问题的模拟，加深对进程同步、共享存储器通信的理解。 实验要求 实现生产者消费者问题模拟，显示每次添加和读取数据时缓冲区的状态，生产者和消费者用进程模拟，缓冲区用共享内存来实现。 一个大小为3的缓冲区，初始为空； 2个生产者：随机等待一段时间，往缓冲区添加数据，若缓冲区已满，等待消费者取走数据后再添加，重复6次。 3个消费者：随机等待一段时间，从缓冲区读取数据，若缓冲区为空，等待生产者添加数据后再读取，重复4次。 实验指导 一、共享存储区通信 1、共享存储区机制的概念 共享存储区（Share Memory）是UNIX系统中通信速度最高的一种通信机制。该机制可使若干进程共享主存中的某一个区域，且使该区域出现（映射）在多个进程的虚地址空间中。另一方面，一个进程的虚地址空间中又可连接多个共享存储区，每个共享存储区都有自己的名字。当进程间欲利用共享存储区进行通信时，必须先在主存中建立一共享存储区，然后将它附接到自己的虚地址空间上。此后，进程对该区的访问操作，与对其虚地址空间的其它部分的操作完全相同。进程之间便可通过对共享存储区中数据的读、写来进行直接通信。 应当指出，共享存储区机制只为进程提供了用于实现通信的共享存储区和对共享存储区进行操作的手段，然而并未提供对该区进行互斥访问及进程同步的措施。因而当用户需要使用该机制时，必须自己设置同步和互斥措施才能保证实现正确的通信。 2、涉及的系统调用 （1）shmget( ) 创建、获得一个共享存储区。 系统调用格式： shmid=shmget(key,size,flag) 该函数使用头文件如下： #includesys/types.h #includesys/ipc.h #includesys/shm.h 参数定义 int shmget(key,size,flag); key_t key; int size,flag; 其中key是共享存储区的名字；size是其大小（以字节计）；flag是用户设置的标志，如IPC_CREAT。IPC_CREAT表示若系统中尚无指名的共享存储区，则由核心建立一个共享存储区；若系统中已有共享存储区，便忽略IPC_CREAT。 附： 操作允许权 八进制数 用户可读 00400 用户可写 00200 小组可读 00040 小组可写 00020 其它可读 00004 其它可写 00002 例：shmid=shmget(key,size,(IPC_CREAT|0400)) 创建一个关键字为key，长度为size的共享存储区 （2）shmat( ) 共享存储区的附接。从逻辑上将一个共享存储区附接到进程的虚拟地址空间上。 系统调用格式： virtaddr=shmat(shmid,addr,flag) 该函数使用头文件如下： #includesys/types.h #includesys/ipc.h #includesys/shm.h 参数定义 char *shmat(shmid,addr,flag); int shmid,flag; char * addr; 其中，shmid是共享存储区的标识符；addr是，若addr为0，系统选择一个适当的地址来附接该共享区。flag规定共享存储区的读、写权限。其值为SHM_RDONLY时，表示只能读；其值为0时，表示可读、可写。该系统调用的返回值是共享存储区所附接到的进程虚地址viraddr。 （3）shmdt( ) 把一个共享存储区从指定进程的虚地址空间断开。 系统调用格式： shmdt(addr) 该函数使用头文件如下： #includesys/types.h #includesys/ipc.h #includesys/shm.h 参数定义 int shmdt(addr); char addr; 其中，addr是要断开连接的虚地址，亦即以前由连接的系统调用shmat( )所返回的虚地址。调