读者和写者问题信号量

哈尔滨理工大学

计算机科学与技术学院网络工程系

《UNIX程序设计》课程设计报告

题目： 利用信号量机制解决读者写者问题 班级： 学号： 姓名： 成绩：

2011年 月 日

《UNIX程序设计》课程设计报告

目 录

一 课程设计目的及意义……………………………………………1

二 课程设计内容 ……………………………………………………1

三 总体设计 …………………………………………………………1

四 详细设计 …………………………………………………………2

五 系统实现 …………………………………………………………3

六 总结 ………………………………………………………………5

七 源代码 ……………………………………………………………6

《UNIX程序设计》课程设计报告

一、 课程设计目的及

课 程 设 计

课程名称

操作系统 学 院 计算机科学与技术学院

专 业

软件工程专业

班 级 姓 名 指导教师

2014——2015学年 第1学期

学 号：

1

目录

目 录 .................................................................................................................................... 错误！未定义书签。 1 设计概述................................................................................................................................................................... 3 1.1问题描述： .............................................................................................

请用PV操作解决读者和写者问题。有两组并发进程：读者和写者，共享一个文件，要求：（1）允许多个读者同时执行读操作（2）在任意写者在完成写操作之前，不允许其他任意的读者和写者工作 3写者预工作，但在它之前已有读者在执行读操作，那么，待现有读者完成读操作后在执行写操作，新的读者和写者均被拒绝。Samapher matex=1/*对文件互斥*/ S1=1/*对Readcount互斥*/ Readcount=0读者记数器。

Reader: Writer: P(S1); P(mutex); Readcount++; Write a file; V(S1); V(mutex); Read a file; P(S1);

Readcount--;

If(Readcount==0) V(mutex); V(S1);

设由n个缓冲区组成缓冲池，每个缓冲区可以存放一个消息，有两类进程：x个

【写者优先】在读者、写者问题中，如果总有读者进程进行读操作，会造成写者进程永

远都不能进行写操作（读者优先），即所谓的写者饿死现象。给出读者、写者问题的另一个解决方案：即保证当有一个写者进程想写时，不允许读者进程再进入，直到写者写完为止，即写者优先。

让我们先回顾读者写者问题[1]：

一个数据对象若被多个并发进程所共享，且其中一些进程只要求读该数据对象的内容，

而另一些进程则要求写操作，对此，我们把只想读的进程称为“读者”，而把要求写的进程称为“写者”。在读者、写者问题中，任何时刻要求“写者”最多只允许有一个执行，而“读者”则允许有多个同时执行。因为多个“读者”的行为互不干扰，他们只是读数据，而不会改变数据对象的内容，而“写者”则不同，他们要改变数据对象的内容，如果他们同时操作，则数据对象的内容将会变得不可知。所以对共享资源的读写操作的限制条件是：

? 允许任意多的读进程同时读； ? 一次只允许一个写进程进行写操作；

? 如果有一个写进程正在进行写操作，禁止任何读进程进行读操作。

为了解决该问题，我们只需解决“写者与写者”和“写者与第一个读者”的互斥问题即

可，为此我们引入一个互斥信号量Wmutex，为了记录谁是第一个读者，我们用一个共

P,V操作

P(S):S=S-1;=> IF S>=0 CONTINUE; ELSE WAIT; 申请锁

V(S):S=S+1;=> IF S<=0 RELEASE_A_PROCESS; 释放锁

(一)图书馆有100个座位,每位进入图书馆的读者要在登记表上登记,退出时要在登记表上注销.要几个程序？有多少个进程？(答:一个程序;为每个读者设一个进程)

(1)当图书馆中没有座位时,后到的读者在图书馆为等待(阻塞)

(2)当图书馆中没有座位时,后到的读者不等待,立即回家.

解(1)

设信号量:

S=100;MUTEX=1;

P(S)

P(MUTEX)

登记

V(MUTEX)

阅读,复习

P(MUTEX)

注销

V(MUTEX)

V(S)

解(2)

设整型变量COUNT=100;信号量:MUTEX=1;

P(MUTEX);

IF(COUNT==0)

{

V(MUTEX);

RETURN;

}

COUNT=COUNT-1;

登记

V(MUTEX);

阅读

P(MUTEX);

COUNT=COUNT+1;

V(MUTEX);

RETURN;

(二)有一座东西方向的独木桥;用P,V操作实现:

(1)每次只允许一个人过桥;

(2)当独木桥上有行人时,同方向的行人可以同时过桥,相反方向的人必须等待.

(3)当

？？？信号量的PV操作是如何定义的？试说明信号量的PV操作的物理意义。 参考答案：P（S）：将信号量S减1，若结果大于或等于0，则该进程继续执行；若结果小于0，则该进程被阻塞，并将其插入到该信号量的等待队列中，然后转去调度另一进程。

V（S）：将信号量S加1，若结果大于0，则该进程继续执行；若结果小于或等于0，则从该信号量的等待队列中移出一个进程，使其从阻塞状态变为就绪状态，并插入到就绪队列中，然后返回当前进程继续执行。

PV操作的物理含义：信号量S值的大小表示某类资源的数量。当S>0时，其值表示当前可供分配的资源数目；当S<0时，其绝对值表示S信号量的等待队列中的进程数目。每执行一次P操作，S值减1，表示请求分配一个资源，若S≥0，表示可以为进程分配资源，即允许进程进入其临界区；若S<0，表示已没有资源可供分配，申请资源的进程被阻塞，并插入S的等待队列中，S的绝对值表示等待队列中进程的数目，此时CPU将重新进行调度。每执行一次V操作，S值加1，表示释放一个资源，若S>0，表示等待队列为空；若S≤0，则表示等待队列中有因申请不到相应资源而被阻塞的进程，于是唤醒其中一个进程，并将其插入就绪队列。无论以上哪种情况，执行V操作的进程都可继续运行。

1、设公共汽车上，司机和售票员的活动分别是：

司机的活动：启动车辆； 正常行车； 到站停车； 售票员的活动：

关车门； 售票； 开车门；

在汽车不断地到站、停车、行驶过程中，这两个活动有什么同步关系？用P、V操作实现它们的同步

《计算机操作系统》实验报告

题 目 读者写者问题 学院（部） 信息学院 专 业 计算机科学与技术 班 级 学生姓名 学 号

指导教师（签字）

一、 问题描述

一个数据文件或者记录，可以被多个进程共享，我们把只要求读该文件的进程称为“Reader进程”，其他进程则称为“Writer进程”。允许多个进程同时读一个共享对象，因为读操作不会是数据文件混乱。但不允许一个Writer进程和其他Reader进程或者Writer进程同时访问共享对象，因为这种访问将会引起混乱。所谓“读者——写着问题（Reader—Writer Problem）”是指保证一个Writer进程必须与其他进程互斥地访问共享对象的同步问题

二、 解决问题

为实现Reader与W

互斥量、临界区、信号量和时间的作用与区别

不管是辅助线程还是用户接口线程，在存取共享资源时，都需要保护共享资源，以免引起冲突，造成错误。处理方法类似于Win32 API函数的使用，但MFC为我们提供了几个同步对象C++类，即CSyncObject、CMutex、CSemaphore、CEvent、CCriticalSection。这里，CSyncObject为其它四个类的基类，后四个类分别对应前面所讲的四个Win32 API同步对象。

通常，我们在C++对象的成员函数中使用共享资源，或者把共享资源封装在C++类的内部。我们可将线程同步操作封装在对象类的实现函数当中，这样在应用中的线程使用C++对象时，就可以像一般对象一样使用它，简化了使用部分代码的编写，这正是面向对象编程的思想。这样编写的类被称作\线程安全类\。在设计线程安全类时，首先应根据具体情况在类中加入一个同步对象类数据成员。然后，在类的成员函数中，凡是所有修改公共数据或者读取公共数据的地方均要加入相应的同步调用。一般的处理步骤是：创建一个CSingleLock或者

CMultiLock对象，然后调用其Lock函数。当对象结束时，自动在析构函数中调用Unlock函数

？？？信号量的PV操作是如何定义的？试说明信号量的PV操作的物理意义。 参考答案：P（S）：将信号量S减1，若结果大于或等于0，则该进程继续执行；若结果小于0，则该进程被阻塞，并将其插入到该信号量的等待队列中，然后转去调度另一进程。

V（S）：将信号量S加1，若结果大于0，则该进程继续执行；若结果小于或等于0，则从该信号量的等待队列中移出一个进程，使其从阻塞状态变为就绪状态，并插入到就绪队列中，然后返回当前进程继续执行。

PV操作的物理含义：信号量S值的大小表示某类资源的数量。当S>0时，其值表示当前可供分配的资源数目；当S<0时，其绝对值表示S信号量的等待队列中的进程数目。每执行一次P操作，S值减1，表示请求分配一个资源，若S≥0，表示可以为进程分配资源，即允许进程进入其临界区；若S<0，表示已没有资源可供分配，申请资源的进程被阻塞，并插入S的等待队列中，S的绝对值表示等待队列中进程的数目，此时CPU将重新进行调度。每执行一次V操作，S值加1，表示释放一个资源，若S>0，表示等待队列为空；若S≤0，则表示等待队列中有因申请不到相应资源而被阻塞的进程，于是唤醒其中一个进程，并将其插入就绪队列。无论以上哪种情况，执行V操作的进程都可继续运行。

1、设公共汽车上，司机和售票员的活动分别是：

司机的活动：启动车辆； 正常行车； 到站停车； 售票员的活动：

关车门； 售票； 开车门；

在汽车不断地到站、停车、行驶过程中，这两个活动有什么同步关系？用P、V操作实现它们的同步

青岛理工大学

操作系统课程设计报告

院（系）： 计算机工程学院 专业： 计算机科学与技术专业 学生姓名: 滕同学 班级：＿＿软件102＿ 学号: 201007195 题目： 采用“写优先”的策略演示“读者-写者”问题

起迄日期: 2013.7.8-2013.7.17

设计地点: 网络中心计算机学院机房 指 导 教 师: 吴老师

2012—2013年度 第 2 学期 完成日期: 2013 年 7 月 17 日

0

一、 课程设计目的

进行操作系统课程设计主要是在学习操作系统课程的基础上，在完成操作系统各部分实验的基础上，对操作系统的整体进行一个模拟，通过实践加深对各个部分的管理功能的认识，还能进一步分析各个部分之间的联系，最后达到对完整系统的理解。同时，可以提高运用操作系统知识解决实际问题的能力；锻炼实际的编程能力、创新能力及团队组织、协作开发软件