操作系統(tǒng)課程設(shè)計說明書基于linux的進程之間通信(已修改)
2025-07-10 09:38 本頁面
【正文】 中北大學操作系統(tǒng)課程設(shè)計說 明 書學 院、系：軟件學院專 業(yè)：軟件工程學 生 姓 名：學 號：設(shè) 計 題 目：基于Linux的進程之間通信 實現(xiàn)信號量通信機制（哲學家進餐） 起 迄 日 期:2015年12月28日 2016年1月8日指 導 教 師:何志英2015 年12月25日1 需求分析：設(shè)計內(nèi)容：(1) 實現(xiàn)管道通信，要求見P183習題（3）。(2) 實現(xiàn)信號量通信機制，要求見P191習題（3）。(3) 實現(xiàn)消息緩沖通信機制，要求見P197習題。(4) 實現(xiàn)共享內(nèi)存區(qū)通信機制，要求見P201習題（2）。要求：(1) 用Linux中進程控制系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)來創(chuàng)建進程（線程）。(2) 輸出進程通信時同步的說明信息。：(2) 實現(xiàn)信號量通信機制，要求見P191習題（3）。：：設(shè)有5個哲學家，共享一張放有5把椅子和5把叉子的圓桌，每人分得一把椅子。哲學家們在肚子饑餓時才試圖分兩次從兩邊撿起兩把叉子就餐。條件： ，哲學家才能吃飯，則哲學家必須等到他人吃完后才能拿起叉子 ，絕不放下自己手中的叉子：？答：當5個哲學家每人手中都拿到了1把叉子（共5把），即不肯放下自己手中的叉子又想要得到左右鄰居的叉子時，每個哲學家永遠拿不到兩把叉子，所有哲學家都在等待另一把叉子，就會導致這5個哲學家誰都吃不上飯。也就是產(chǎn)生死鎖后的情況。（永遠拿不到兩個叉子）的算法。答：程序請看代碼實現(xiàn)。 分析：沒有人餓死，就是不允許出現(xiàn)死鎖的情況（5個哲學家每人1把叉子）： ，最終保證至少有一位哲學家能夠進餐，并且在用畢時能釋放出他用過的兩只叉子，從而使更多哲學家能夠進餐； ，才允許他拿起叉子進餐； ，然后再去拿他右邊的叉子，而偶數(shù)號哲學家則相反。五位哲學家都先競爭奇數(shù)號叉子，獲得后再競爭偶數(shù)號叉子，最終總有一位哲學家會因為獲得兩只叉子而進餐。 我采用的解決死鎖的方法是第二種，即在哲學家拿起叉子前先判斷他左右鄰居的情況，只要左右鄰居中有一位正在進餐（叉子已經(jīng)被鄰居拿到，鄰居進餐結(jié)束前自己無法獲得其叉子），就不允許其拿起叉子進餐，這就可以預防死鎖的情況發(fā)生。：按照題目要求，需要調(diào)用Linux操作系統(tǒng)函數(shù)使用信號量機制完成對哲學家進餐問題的求解，要求所有哲學家都能吃到食物，并且要防止哲學家在競爭叉子過程發(fā)生死鎖。程序應該包含如下功能：：哲學家在進餐前和進餐后處于思考狀態(tài)；：哲學家進餐前需要拿起叉子，在這個過程中可能發(fā)生死鎖，所以要在這個功能中編寫防止死鎖的方法；：哲學家拿起叉子后開始進餐；：哲學家用餐完畢，放下叉子，并通知其左右鄰居；、V操作功能：由于要使用信號量機制，肯定會涉及到P、V操作：包括建立共享內(nèi)存區(qū)、連接進程和共享內(nèi)存區(qū)、創(chuàng)建并初始化信號量集、創(chuàng)建子進程模擬5個哲學家等。： 完成對哲學家進餐問題的求解，解決死鎖問題。 ： 最終要提交的成果是：說明書、源程序（cpp文件）2 總體設(shè)計：圖1 哲學家進餐問題程序模塊結(jié)構(gòu)圖 總體流程圖圖2 總體程序流程圖圖3 哲學家進餐問題解決方案流程圖3．詳細設(shè)計 包含必要的頭文件 由于要調(diào)用Linux系統(tǒng)函數(shù)，所以要導入必要的頭文件，需要導入的頭文件如下：include sys/ //使用了shmat函數(shù)include sys/include sys/ //使用了semget函數(shù)include sys/ //使用了wait函數(shù)include sys/ //使用了shmget、shmat、shmctl、shmdt四個函數(shù)include //使用了printf函數(shù)include include include //使用了exit函數(shù)、全局變量及宏定義// 宏定義 define N 5 //哲學家的人數(shù)（叉子個數(shù)）define LEFT (i+N1)%N //i的左邊鄰居編號define RIGHT (i+1)%N //i的右邊鄰居編號define THINKING 0 //哲學家在思考define HUNGRY 1 //哲學家試圖拿起叉子define EATING 2 //哲學家進餐// 全局變量的定義
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