哈工大作業系統實驗4 程序同步

2021-07-03 20:24:17 字數 2858 閱讀 4841

(1)在ubuntu下,用系統提供的sem_open()、sem_close()、sem_wait()和sem_post()等訊號量相關的系統呼叫編寫pc.c程式。

(2)在ubuntu上編譯並執行pc.c,檢查執行結果。

用printf()向終端輸出資訊是很自然的事情,但當多個程序同時輸出時,終端也成為了乙個臨界資源,需要做好互斥保護,否則輸出的資訊可能錯亂。

另外,printf()之後,資訊只是儲存在輸出緩衝區內,還沒有真正送到終端上,這也可能造成輸出資訊時序不一致。用fflush(stdout)可以確保資料送到終端。

本次實驗相較於往屆已極大地簡化,畢竟時間有限,所以不用在linux0.11下實現訊號量(裡面沒有sem_open()等系統呼叫,需要自己新增),僅需要在ubantu下執行生產者,消費者的相關程式。

首先介紹一下所需函式

int fseek(file *stream, long offset, int fromwhere);

函式設定檔案指標stream的位置。

如果執行成功,stream將指向以fromwhere為基準,偏移offset(指標偏移量)個位元組的位置,函式返回0。

如果執行失敗(比如offset超過檔案自身大小),則不改變stream指向的位置,函式返回乙個非0值。

size_t fread(void *buffer,size_t size,size_t count, file *stream );  

buffer   是讀取的資料存放的記憶體的指標  

size     是每次讀取的位元組數  

count    是讀取次數  

stream   是要讀取的檔案的指標

從乙個檔案流中讀資料,最多讀取count個元素,每個元素size位元組,如果呼叫成功返回實際讀取到的元素個數,如果不成功或讀到檔案末尾返回 0。

size_t fwrite(const void* buffer, size_t size, size_t count, file* stream);

(2)size:要寫入內容的單位元組數;

(3)count:要進行寫入size位元組的資料項的個數;

(4)stream:目標檔案指標;

(5)返回實際寫入的資料項個數count。

演算法的思想是:建立乙個檔案緩衝區,0~9位儲存生產出的資料,第10位儲存當前讀到的位置;因為緩衝區是覆蓋寫入,例如當消費者消費到第6位,而生產者此時可以生產覆蓋前5位,但消費者消費是順序消費的,必須要讀到緩衝區尾才可以再從頭讀。

這就有必要儲存當前讀取的位置(因為程序可能被中斷,下次再來就不知道讀到**了),所以下面要執行兩次,第一次讀出當前所讀位置,再根據此位置計算位偏移。

fseek( fp, 10*sizeof(int), seek_set );

fread( &outpos, sizeof(int), 1, fp);

fseek( fp, outpos*sizeof(int), seek_set );

fread( &costnum, sizeof(int), 1, fp);

pc.c

#define   __library__

#include #include #include #include #include #include #include #define total 500

#define pnum 5

#define buffersize 10

/**/

int main()

exit(0);

}for( k = 0; k < pnum ; k++ )

exit(0);}}

wait(null);

wait(null);

wait(null);

wait(null);

wait(null);

sem_unlink("empty");

sem_unlink("full");

sem_unlink("mutex");

fclose(fp);

return 0;

}

附report

1.在pc.c中去掉所有與訊號量有關的**,再執行程式,執行效果有變化嗎?為什麼會這樣?

答:在去掉與訊號量有關的**後,執行結果customer的消費資料沒有按遞增的順序輸出,且fread()函式將產生錯誤。

因為沒有訊號量p(s)控制,導致生產者可能在緩衝區滿後繼續生產,導致沒有被消費的資料被覆蓋,使得消費者消費的資料不是遞增序列。

同時,沒有訊號量v(s)控制,導致消費者可能在讀取所有資料後仍然繼續讀取,導致讀取的資料無效。

沒有mutex訊號量控制導致出現多程序併發訪問緩衝區,導致出現fread()錯誤。

2.這樣可行嗎?如果可行,那麼它和標準解法在執行效果上會有什麼不同?如果不可行,那麼它有什麼問題使它不可行?

答:這樣不可行。程式在某種情況下會出現死鎖狀態。

例如:當mutex = 1,並且生產者要進入生產乙個資料,假設此時empty = 0,mutex = 0,p(empty)後小於0,生產者程序進入等待在訊號量empty的等待佇列上面呼叫schedule(),

可是此時並未解鎖,即mutex.value值仍然為0。它們都等待在訊號量mutex上面。同理,消費者程序也是如此,若mutex.value = 1,full.value = 0,

在執行完p(mutex)p(full)之後,mutex = 0,並且將消費者程序放入等待在訊號量full的等待佇列上面,而此時也並未釋放mutex,

因此消費者和生產者程序都等待在mutex訊號量上面。進而產生飢餓狀態進入死鎖。

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