生產(chǎn)者消費者問題實驗報告

操作系統(tǒng)課程設(shè)計實驗報告實驗名稱：生產(chǎn)者消費者問題姓名/學(xué)號：一、實驗?zāi)康囊陨a(chǎn)者和消費者問題為例，學(xué)習(xí)Linux和Windows下進程通信、同步機制的具體實現(xiàn)方法，主要是信號量和共享內(nèi)存。熟悉相關(guān)系統(tǒng)API的用法。二、實驗內(nèi)容使用共享內(nèi)存和信號量機制來實現(xiàn)多個生產(chǎn)者/消費者進程間的通信和同步。要求在Linux和Windows下分別實現(xiàn)。緩沖區(qū)大小為3，初始為空。2個生產(chǎn)者，隨機等待一段時間，往緩沖區(qū)添加數(shù)據(jù)，重復(fù)6次。3個消費者，重復(fù)4次。三、實驗環(huán)境Ubuntu10.10,GCC;Windows7,VC6.0;四、程序設(shè)計與實現(xiàn)1.Linux下：(1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：a.共享內(nèi)存定義為一個結(jié)構(gòu)，使得其數(shù)據(jù)成員更清晰且操作變得簡單。b.共享緩沖區(qū)采用循環(huán)隊列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由上面的結(jié)構(gòu)structbuf{intstart;intend;intinfo[BUF_NUM];}維護。其中start為隊頭指針，end為隊尾指針，info為數(shù)據(jù)區(qū)域。(2)算法： 大致由三個模塊組成：主程序(main)：創(chuàng)建信號量、共享內(nèi)存并進行初始化創(chuàng)建生產(chǎn)者、消費者進程，生產(chǎn)者執(zhí)行pro_fun()，消費者執(zhí)行con_fun()等待所有子進程的結(jié)束刪除信號量、共享內(nèi)存生產(chǎn)者進程(pro_fun)：通過key獲得信號量、共享內(nèi)存的ID，將內(nèi)存添加到自己的地址空間P(empty)，P(mutex)，Add(data)，V(mutex)，V(full)解除和共享內(nèi)存的關(guān)聯(lián)消費者進程(con_fun)：通過key獲得信號量、共享內(nèi)存的ID，將內(nèi)存添加到自己的地址空間P(full)，P(mutex)，Add(data)，V(mutex)，V(empty)解除和共享內(nèi)存的關(guān)聯(lián)循環(huán)隊列部分：加入數(shù)據(jù)：info[end]=value;end=(end+1)%3;取出數(shù)據(jù)：temp=info[start];info[start]=0;(start=start+1)%3;returntemp;(3)程序流程圖： a.主函數(shù)： b.生產(chǎn)者進程：c.消費者進程和生產(chǎn)者類似4.Windows下：(1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：和Linux大致相同(2)算法：a.創(chuàng)建的子進程調(diào)用正在執(zhí)行的文件本身，通過main函數(shù)的參數(shù)區(qū)分主進程和生產(chǎn)者、消費者進程。b.主進程、消費者、生產(chǎn)者進程的流程和Linux類似，只是系統(tǒng)調(diào)用的函數(shù)不同。五、實驗結(jié)果和分析1.Linux：顯示內(nèi)容的格式為：時間--生產(chǎn)（消費）者進程ID加入（取走）一數(shù)據(jù)--緩沖區(qū)狀態(tài) 如圖，由緩沖區(qū)狀態(tài)可知，生產(chǎn)者消費者進程實現(xiàn)了互斥訪問共享緩沖區(qū)，且在緩沖區(qū)為空時，消費者等待，緩沖區(qū)滿時，生產(chǎn)者等待。由于題目設(shè)定生產(chǎn)12次消費12次，故最后緩沖區(qū)為空。2.Windows：顯示內(nèi)容格式為：時間--Iadd(get)adata--緩沖區(qū)狀態(tài)。共享內(nèi)存為0時表示無數(shù)據(jù)，為1時表示有數(shù)據(jù)。如圖，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。五、討論、心得共享內(nèi)存定義為結(jié)構(gòu)會簡化操作。主進程應(yīng)等待子進程結(jié)束后再銷毀信號量及共享內(nèi)存，不然會出現(xiàn)錯誤。Windows下的沒有特定的P操作函數(shù)，而是由WaitForSingleObject()來實現(xiàn)。主進程不應(yīng)傳給子進程任何同步對象的信息，而不同的子進程得到相同的信號量是由key（Linux）及name（Windows）來實現(xiàn)的。創(chuàng)建子進程有兩種方式，一種