【正文】 oidproducer(SeqSquare*a) //生產(chǎn)者操作 {aP(1)。} voidconsumer(SeqSquare*a) //消費者操作 {aV(1)。} SeqSquare::~SeqSquare(){deleteelements。} //緩沖區(qū)顯示 voidshowbuf(SeqSquare*a){inti=agetSize()。 } intmain(){inti,n。coutn。SeqSquare*s。s=newSeqSquare(n)。while(i!=4){ couti。 switch(i) { case1: producer(s)。 if(sgeta()==0) { 13 湖北民族學院信息工程學院 11 級計算機專業(yè)操作系統(tǒng)課程設計 coutdeca()。 } break。 case2: consumer(s)。 if(sgetb()==0) { coutgetSize()getSize())n。 s=newSeqSquare(n)。 cout第五篇：實驗報告五生產(chǎn)者和消費者問題 實驗報告五 —— 生產(chǎn)者和消費者問題 姓名：叢菲學號： 20210830205班級：信息安全二班 一、實習內(nèi)容 ?? 模擬操作系統(tǒng)中進程同步和互斥 實現(xiàn)生產(chǎn)者和消費者問題的算法實現(xiàn) 二、實習目的 ? 熟悉臨界資源、信號量及 PV操作的定義與物理意義 了解進程通信的方法 掌握進程互斥與進程同步的相關知識 掌握用信號量機制解決進程之間的同步與互斥問題 實現(xiàn)生產(chǎn)者－消費者問題，深刻理解進程同步問題 三、實習題目 ?在 Linux 操作系統(tǒng)下用 C 實現(xiàn)經(jīng)典同步問題：生產(chǎn)者 — 消費者，具體要求如下： (1)一個大小為 10的緩沖區(qū)，初始狀態(tài)為空。 (2)2 個生產(chǎn)者，隨機等待一段時間，往緩沖區(qū)中添加數(shù)據(jù)，若緩沖區(qū)已滿，等待消費者取走數(shù)據(jù)之后再添加，重復 10 次。 (3)2 個消費者，隨機等待一段時間，從緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)，若緩沖區(qū)為空，等待生產(chǎn)者添加數(shù)據(jù)之后再讀取，重復 10 次。?提示 本實驗的主要目的是模擬操作系統(tǒng)中進 程同步和互斥。在系統(tǒng)進程并發(fā)執(zhí)行異步推進的過程中，由于資源共享和進程間合作而造成進程間相互制約。進程間的相互制約有兩種不同的方式。 （ 1）間接制約。這是由于多個進程共享同一資源（如 CPU、共享輸入 /輸出設備）而引起的，即共享資源的多個進程因系統(tǒng)協(xié)調(diào)使用資源而相互制約。 （ 2）直接制約。只是由于進程合作中各個進程為完成同一任務而造成的，即并發(fā)進程各自的執(zhí)行結(jié)果互為對方的執(zhí)行條件，從而限制各個進程的執(zhí)行速度。 生產(chǎn)者和消費者是經(jīng)典的進程同步問題，在這個問題中，生產(chǎn)者不斷的向緩沖區(qū)中寫入數(shù) 據(jù)，而消費者則從緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)。生產(chǎn)者進程和消費者對緩沖區(qū)的操作是互斥，即當前只能有一個進程對這個緩沖區(qū)進行操作，生產(chǎn)者進入操作緩沖區(qū)之前，先要看緩沖區(qū)是否已滿，如果緩沖區(qū)已滿，則它必須等待消費者進程將數(shù)據(jù)取出才能寫入數(shù)據(jù)，同樣的，消費者進程從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)之前，也要判斷緩沖區(qū)是否為空，如果為空，則必須等待生產(chǎn)者進程寫入數(shù)據(jù)才能讀取數(shù)據(jù)。 在本實驗中，進程之間要進行通信來操作同一緩沖區(qū)。一般來說，進程間的通信根據(jù)通信內(nèi)容可以劃分為兩種：即控制信息的傳送與大批量數(shù)據(jù)傳送。有時，也把進程間控制在本實驗 中，進程之間要進行通信來操作同一緩沖區(qū)。一般來說，進程間的通信根據(jù)通信內(nèi)容可以劃分為兩種：即控制信息的傳送與大批量數(shù)據(jù)傳送。有時，也把進程間控制信息的交換稱為低級通信，而把進程間大批量數(shù)據(jù)的交換稱為高級通信。 目前，計算機系統(tǒng)中用得比較普遍的高級通信機制可分為 3大類：共享存儲器系統(tǒng)、消息傳遞系統(tǒng)及管道通信系統(tǒng)。 ?共享存儲器系統(tǒng) 共享存儲器系統(tǒng)為了傳送大量數(shù)據(jù)，在存儲器中劃出一塊共享存儲區(qū)，諸進程可通過對共享存儲區(qū)進行讀數(shù)據(jù)或?qū)憯?shù)據(jù)以實現(xiàn)通信。進程在通信之前，向系統(tǒng)申請共享存儲區(qū)中的一個分區(qū)，并為它指定一個分區(qū)關鍵字。信息的交換稱為低級通信，而把進程間大批量數(shù)據(jù)的交換稱為高級通信。 目前，計算機系統(tǒng)中用得比較普遍的高級通信機制可分為 3大類：共享存儲器系統(tǒng)、消息傳遞系統(tǒng)及管道通信系統(tǒng)。 ?消息傳遞系統(tǒng) 在消息傳遞系統(tǒng)中，進程間的數(shù)據(jù)交換以消息為單位，在計算機網(wǎng)絡中被稱為報文。消息傳遞系統(tǒng)的實現(xiàn)方式又可以 分為以下兩種：(1)直接通信方式 發(fā)送進程可將消息直接發(fā)送給接收進程，即將消息掛在接收進程的消息緩沖隊列上，而接收進程可從自己的消息緩沖隊列中取得消息。(2)間接通信方式 發(fā)送進程將消息發(fā)送到指定的信箱中，而接收進程從信箱中取得消息。這種通信方式又稱信箱通信方式，被廣泛地應用于計算機網(wǎng)絡中。相應地，該消息傳遞系統(tǒng)被稱為電子郵件系統(tǒng)。 ?管道通信系統(tǒng) 向管道提供輸入的發(fā)送進程，以字符流方式將大量的數(shù)據(jù)送入管道，而接收進程從管道中接收數(shù)據(jù)。由于發(fā)送進程和接收進程是利用管道進行通信 的，故稱為管道通信。為了協(xié)調(diào)發(fā)送和接收雙方的通信，管道通信機制必須提供以下 3方面的協(xié)調(diào)功能。（ 1）互斥 當一個進程正在對 pipe 文件進行讀或?qū)懖僮鲿r，另一個進程必須等待。（ 2）同步 當寫進程把一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寫入 pipe 文件后，便阻塞等待，直到讀進程取走數(shù)據(jù)后，再把寫進程喚醒。 （ 3）確認對方是否存在只有確定對方已存在時，才能進行管道通信，否則會造成因?qū)Ψ讲淮嬖诙鵁o限制地等待。在這個問題當中，我們采用信號量機制進行進程之間的通信，設置兩個信號量，空的信號量和滿的信號量。在 Linux 系統(tǒng) 中，一個或多個信號量構(gòu)成一個信號量集合。使用信號量機制可以實現(xiàn)進程之間的同步和互斥，允許并發(fā)進程一次對一組信號量進行相同或不同的操作。每個 P、 V操作不限于減 1 或加 1，而是可以加減任何整數(shù)。在進程終止時，系統(tǒng)可根據(jù)需要自動消除所有被進程操作過的信號量的影響 1．緩沖區(qū)采用循環(huán)隊列表示，利用頭、尾指針來存放、讀取數(shù)據(jù)，以及判斷隊列是否為空。緩沖區(qū)中數(shù)組大小為 10； 2．利用隨機函數(shù) rand()得到 A～ Z 的一個隨機字符，作為生產(chǎn)者每次生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，存放到緩沖區(qū)中； shmget()系 統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)共享主存段的創(chuàng)建， shmget()返回共享內(nèi)存區(qū)的 ID。對于已經(jīng)申請到的共享段，進程需把它附加到自己的虛擬空間中才能對其進行讀寫。 semget()函數(shù)，同時建立信號量的數(shù)量。在信號量建立后，調(diào)用 semctl()對信號量進行初始化，例如本實習中，可以建立兩個信號量 SEM_EMPTY、 SEM_FULL，初始化時設置 SEM_EMPTY為 10， SEM_FULL 為 0。使用操作信號的函數(shù) semop()做排除式操作，使用這個函數(shù)防止對共享內(nèi)存的同時操作。對共享內(nèi)存操作完畢后采用 shmctl()函數(shù)撤銷共享內(nèi)存段。 ，創(chuàng)建 2個生產(chǎn)者以及 2 個消費者，采用函數(shù) fork()創(chuàng)建一個新的進程。 6．一個進程的一次操作完成后，采用函數(shù) fflush()刷新緩沖區(qū)。 7．程序最后使用 semctl()函數(shù)釋放內(nèi)存。模擬程序的程序流程圖如下所示： ： 操作流程圖 操作流程圖 四、實現(xiàn)代碼為： //includeincludedefinemSIZE3definepSIZE20staticintmemery[mSIZE]={0}。staticintprocess[pSIZE]={0}。//staticintprocess[pSIZE]={2,3,2,1,5,2,4,5,3,2,5,2}。//staticintprocess[pSIZE] ={7,10,1,2,10,3,10,4,2,3,10,3,2,1,2,10,1,7,10,1}。voidbuild()。voidLRU()。 intmain(intargc,char*argv[]){printf(Randomsequenceisasfollows:\n)。build()。printf(\nInvokingLRUAlgorithn:\n)。LRU()。return0。} voidbuild(){inti=0。for(i=0。imaxflag) { maxflag=flag[j]。max=j。 } } if(n==1)//Findnosameprocess { if(m!=1)//findfreePB { memery[m]=process[i]。flag[m]=0。for(j=0。j