东北大学 操作系统实验三报告.doc

1、操作系统实验报告班 级 物联网 1302 班学 号姓 名 实验 3 进程同步和通信-生产者和消费者问题模拟1. 目的：调试、修改、运行模拟程序，通过形象化的状态显示，使学生理解进程的概念，了解同步和通信的过程，掌握进程通信和同步的机制，特别是利用缓冲区进行同步和通信的过程。通过补充新功能，使学生能灵活运用相关知识，培养创新能力。2. 内容及要求：1) 调试、运行模拟程序。2) 发现并修改程序中不完善的地方。3) 修改程序，使用随机数控制创建生产者和消费者的过程。4) 在原来程序的基础上，加入缓冲区的写互斥控制功能，模拟多个进程存取一个公共缓冲区，当有进程正在写缓冲区时，其他要访问该缓冲区的进程

2、必须等待，当有进程正在读取缓冲区时，其他要求读取的进程可以访问，而要求写的进程应该等待。5) 完成 1)、2)、3）功能的,得基本分,完成 4)功能的加 2 分,有其它功能改进的再加 2 分3. 程序说明：本程序是模拟两个进程，生产者（producer）和消费者(Consumer)工作。生产者每次产生一个数据，送入缓冲区中。消费者每次从缓冲区中取走一个数据。缓冲区可以容纳 8 个数据。因为缓冲区是有限的，因此当其满了时生产者进程应该等待，而空时，消费者进程应该等待；当生产者向缓冲区放入了一个数据，应唤醒正在等待的消费者进程，同样，当消费者取走一个数据后，应唤醒正在等待的生产者进程。就是生产者和

3、消费者之间的同步。每次写入和读出数据时，都将读和写指针加一。当读写指针同样时，又一起退回起点。当写指针指向最后时，生产者就等待。当读指针为零时，再次要读取的消费者也应该等待。为简单起见，每次产生的数据为 0-99 的整数，从 0 开始，顺序递增。两个进程的调度是通过运行者使用键盘来实现的。4. 程序使用的数据结构进程控制块：包括进程名，进程状态和执行次数。缓冲区：一个整数数组。缓冲区说明块：包括类型，读指针，写指针，读等待指针和写等待指针。5. 程序使用说明启动程序后，如果使用p键则运行一次生产者进程，使用c键则运行一次消费者进程。通过屏幕可以观察到两个进程的状态和缓冲区变化的情况。6.实验流

4、程图开 始初 始 化 进 程 控 制 块初 始 化 生 产 者 进 程初 始 化 消 费 者 进 程进 程 调 度调 度 生 产 者 进程 ？ 调 度 消 费 者 进 程 ？n n生 产 者 处 于 阻塞 状 态结 束 调 度 ？ 结 束nyyn结 束y缓 存 区 已 满 ？ 生 产 者 进 程 被 阻塞yn消 费 者 处 于 阻 塞y结 束y缓 冲 区 为 空 ？nn消 费 者 被 阻 塞往 缓 冲 区 添 加 一 个数 据生 产 者 添 加 数 据 指针 移 到 下 一 个 位 置下 一 个 位 置 8下 一 个 位 置 值 0有 消 费 者 进 程 被 阻 塞 调 用 消 费 者 进 程

5、nyy消 费 缓 冲 区 里 的 一个 数 据有 生 产 者 进 程 被 阻 塞 调 用 生 产 者 进 程消 费 者 进 程 消 费 指针 移 到 下 一 个 位 置消 费 者 进 程 指 针 与 生 产 者 进程 指 针 相 同 两 个 指 针 均 置 0y下 一 位 置 置 0下 一 个 位 置 8nynynn缓 冲 区 可 用 ？y阻 塞 该 生 产 者n 缓 冲 区 可 用 ？ 阻 塞 该 消 费 者ny源程序#include#include#include#define PIPESIZE 8enum Status RUN, WAIT, READY ;#define NORMAL 0

6、#define SLEEP 1#define AWAKE 2struct PCBchar name3;enum Status status;int time;struct waitqueuestruct PCB pcb;struct waitqueue *next;struct PCB *producer; /* write wait point */struct PCB *consumer; /* read wait point */struct waitqueue *headerqueue, *tailqueue;int writeptr;int readptr;int writein,

7、readout;int bufferPIPESIZE;int empty, full;void runp(char in3), runc(char in3), print();int main()char in3;writeptr = 0;readptr = 0;writein = 0;empty = PIPESIZE;full = 0;producer = (struct PCB *)malloc(sizeof(struct PCB);consumer = (struct PCB *)malloc(sizeof(struct PCB);headerqueue = (struct waitqu

8、eue *)malloc(sizeof(struct waitqueue);headerqueue-next = NULL;tailqueue = headerqueue;producer-status = READY;consumer-status = WAIT;producer-time = consumer-time = 0;printf(“Now starting the program!n“);printf(“Press p1 to run PRODUCER1,Press p1 to run PRODUCER2 n“);printf(“Press c1 to run CONSUMER

9、1,Press c2 to run CONSUMER2 n“);printf(“Press e to exit from the program.n“);while (1)strcpy(in, “N“);while (!strcmp(in, “N“)printf(“n“);scanf(“%s“, in);if (strcmp(in, “e“) strcpy(in, “N“);if (p = in0)runp(in);producer-time+;else if (c = in0)runc(in);consumer-time+;else/printf(“PRODUCER product %d t

10、imesn“, producer-time);/printf(“CONSUMER consumer %d timesn“, consumer-time);exit(0);print();printf(“n“);void runp(char in3)if (full = 8)struct waitqueue *search;search = headerqueue-next;while (search != NULL)if (!strcmp(in, search-pcb.name)printf(“error!n“);exit(1);search = search-next;producer-st

11、atus = WAIT;printf(“PRODUCER %s process is waiting, cant be scheduled.n“, in);struct waitqueue *p = (struct waitqueue *)malloc(sizeof(struct waitqueue);strcpy(p-pcb.name, in);p-pcb.status = WAIT;p-pcb.time = producer-time + 1;p-next = NULL;tailqueue-next = p;tailqueue = p;full+;elsewritein = (writei

12、n + 1) % 100;producer-status = RUN;printf(“run PRODUCER %s process . product %d “, in, writein);bufferwriteptr = writein;if (empty8)struct waitqueue *p;p = headerqueue-next;printf(“run CONSUMER %s process. use %d“, p-pcb.name, bufferwriteptr);if (tailqueue = p)tailqueue = headerqueue;headerqueue-nex

13、t = p-next;free(p);consumer-status = WAIT;empty-;elseif (writeptr readptr)writeptr+;if (writeptr = PIPESIZE)writeptr = 0;if (readptr = 0)producer-status = WAIT;else producer-status = READY;elsewriteptr+;if (writeptr = readptr)producer-status = WAIT;else producer-status = READY;consumer-status = READ

14、Y;empty-;full+;void runc(char in3)if (empty = 8)struct waitqueue *search;search = headerqueue-next;while (search != NULL)if (!strcmp(in, search-pcb.name)printf(“error!n“);exit(1);search = search-next;consumer-status = WAIT;printf(“CONSUMER %s is waiting, cant be scheduled.n“,in);struct waitqueue *p

15、= (struct waitqueue *)malloc(sizeof(struct waitqueue);strcpy(p-pcb.name, in);p-pcb.status = WAIT;p-pcb.time = consumer-time + 1;p-next = NULL;tailqueue-next = p;tailqueue = p;empty+;elseconsumer-status = RUN;readout = bufferreadptr;printf(“run CONSUMER %s process. use %d “, in, readout);if (full8)wr

16、itein = (writein + 1) % 100;bufferwriteptr = writein;struct waitqueue *p;p = headerqueue-next;printf(“run PRODUCER %s process. product %d “, p-pcb.name, bufferwriteptr);if (tailqueue = p)tailqueue = headerqueue;headerqueue-next = p-next;free(p);producer-status = WAIT;full-;writeptr+;readptr+;elseif

17、(readptr writeptr)readptr+;if (readptr = PIPESIZE)readptr = 0;if (writeptr = 0)consumer-status = WAIT;elseconsumer-status = READY;else consumer-status = READY;elsereadptr+;if (readptr = writeptr)consumer-status = WAIT;writeptr = readptr = 0;else consumer-status = READY;producer-status = READY;full-;

18、empty+;void print()int i = 0;int j = 0;int low = 0;int high = 0;printf(“n“);for (i; i writeptr)for (low = 0; low status = WAIT)for (low = 0; low status = WAIT while (NULL != p)printf(“ PRODUCER %s process are waittingn“, p-pcb.name);p = p-next;elseprintf(“PRODUCER ready n“);if (consumer-status = WAIT while (NULL != p)printf(“ CONSUMER %s process are waittingn“, p-pcb.name);p = p-next;elseprintf(“CONSUMER readyn “);实验结果：