《操作系統(tǒng)讀者寫者實驗報告(總19頁).doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《操作系統(tǒng)讀者寫者實驗報告(總19頁).doc（19頁珍藏版）》請在匯文網(wǎng)上搜索。

1、操作系統(tǒng)原理課程設(shè)計課程設(shè)計起止時間：2009年11月30日至12月11日指導(dǎo)教師： 成績：課程設(shè)計成績評定表質(zhì)量評價指標(biāo)評 價 項 目具 體 要 求滿 分得 分學(xué)習(xí)態(tài)度學(xué)習(xí)認(rèn)真，態(tài)度端正，遵守紀(jì)律，出勤情況良好，能夠獨立完成設(shè)計工作。20工作量按期圓滿完成規(guī)定的設(shè)計任務(wù)，工作量飽滿，難度適宜。20設(shè)計說明書質(zhì)量設(shè)計方案正確、表達清楚；設(shè)計思路、方法科學(xué)合理；達到課程設(shè)計任務(wù)書規(guī)定的要求；圖、表、文字表達準(zhǔn)確規(guī)范，上交及時。30答辯陳述和回答問題陳述簡明扼要，思路清晰，清楚流利，回答問題準(zhǔn)確，基本概念清楚，有理有據(jù)，有一定深度。30評定成績指導(dǎo)教師簽名年 月 日一設(shè)計說明（四號，宋體，加粗）通

2、過學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)，與之前的語句基礎(chǔ)相結(jié)合，用C語言來編寫讀者寫著問題。讀者寫者問題（readwrite problem）是一個經(jīng)典的并發(fā)程序設(shè)計問題。有兩組并發(fā)進程：讀者和寫者，共享一個問題F，要求：（1）允許多個讀者可同時對之執(zhí)行讀操作；（2）只允許一個寫者往文件中寫信息；（3）任一寫者在完成寫操作之前不允許其他讀者或者寫者工作；（4）寫者執(zhí)行寫操作前，應(yīng)讓已有的寫者和讀者全部退出。二工作原理（四號，宋體，加粗）讀者和寫者問題是典型是經(jīng)典的進程同步問題，進程同步任務(wù)是使并發(fā)的諸進程之間有效的共享資源，相互合作，從而保證程序的可再現(xiàn)性。在讀者寫者問題中，允許多個讀者同時讀一個數(shù)據(jù)對象，因為讀文件

3、不會使數(shù)據(jù)發(fā)生混亂，但絕不允許一個寫者進程與其他讀者進程或?qū)懻哌M程同時訪問該數(shù)據(jù)對象。文件是諸進程能互斥訪問臨界資源，讀者進程和寫者進程，寫者進程和寫者進程之間的互斥。在讀者進程中，可以有多個讀者在讀數(shù)據(jù)庫，在讀者進程的計數(shù)要互斥，以免發(fā)生錯誤，同時注意當(dāng)?shù)谝粋€讀者進程讀時，一定要封鎖寫者進程。當(dāng)讀者進程逐漸撤離時，也要針對計數(shù)變量進行互斥操作，若當(dāng)前為最后一個讀者進程時，讀完后，則喚醒寫者進程。當(dāng)寫者進程在進行寫操作時，可以封鎖其他讀者或?qū)懻哌M程，當(dāng)寫操作完成時，喚醒其他讀者或?qū)懻哌M程。所以分析了以下4種可能發(fā)生的情況： 第 1 種情況: 讀者的優(yōu)先權(quán)比寫者高，而且，不用調(diào)配。 所有讀者的優(yōu)

4、先權(quán)都比寫者的優(yōu)先權(quán)高，而且，不用調(diào)配。一個讀者需要等待的唯一情況是，一個寫者已經(jīng)占用了文件。一個寫者可以取得文件的條件是，沒有一個讀者處在等待狀態(tài)或正在讀文件。允許讀者們結(jié)盟，以便能長期占用文件，而禁止寫者的寫。 第 2 種情況: 在一個讀者已經(jīng)占有了文件的時候，全體讀者的優(yōu)先權(quán)才比寫者高。 在沒有任何一個讀者在讀文件時，讀者的優(yōu)先權(quán)和寫者的優(yōu)先權(quán)相同。相反，如果有一個讀者正在讀文件，則其余的各讀者都可以讀文件，而不管有多少寫者處在等待狀態(tài)。所有讀者都有權(quán)結(jié)盟，以便壟斷文件。 第 3 種情況: 寫者的優(yōu)先權(quán)比讀者的優(yōu)先權(quán)高。 在一個寫者提出要訪問文件時，就必須使其盡可能的得到文件，而且不用調(diào)

5、配。也就是說，在出現(xiàn)這一請求時，占據(jù)著文件的各進程都被執(zhí)行完以后，寫者可以立即得到文件。因此，在文件已為一寫者請求之后到來的那些讀者都必須等待，盡管某些讀者正在應(yīng)用文件，也是如此。所有寫者可以結(jié)盟，以便能長期禁止讀者的讀。 第 4 種情況: 所有寫者的和所有讀者有相同的優(yōu)先權(quán)高，哪一類都不會有比另一類更高的優(yōu)先權(quán)。 如果一個讀者正在應(yīng)用文件，則在一個寫者請求文件之前到來的全體讀者，都能讀文件，而之后到來的讀者或?qū)懻?，則要等待，不必區(qū)分他們屬于哪一類進程。如果一個寫者正在寫文件，則所有新到來的請求都必須等待。在這一寫者寫完之后，它就要喚醒處在等待隊列中的排在第一個位置的進程。如果此時有幾個讀者連

6、續(xù)排在等待隊列中的最前面各位置上，則它們可以同時讀文件。三詳細(xì)設(shè)計（四號，宋體，加粗）了解讀者寫者問題的基本思想結(jié)構(gòu)，我們需要在Linux和windows環(huán)境下運行，選擇語言在這里我選的是C語言。讀者-寫者的讀寫限制（包括讀者優(yōu)先和寫者優(yōu)先） 1）寫-寫互斥，即不能有兩個寫者同時進行寫操作 2）讀-寫互斥，即不能同時有一個讀者在讀，同時卻有一個寫者在寫 3）讀讀允許，即可以有2個以上的讀者同時讀 讀者優(yōu)先的限制： 如果一個讀者申請讀操作時，已經(jīng)有一個讀者在讀，則該讀者可以直接讀 寫者優(yōu)先的限制： 如果一個讀者申請讀操作時，有寫者在等待訪問共享資源時，則該讀者要等到?jīng)]有寫者處于等的狀態(tài)時才能開始

7、讀操作 測試數(shù)據(jù)的格式 在文件 thread.dat 中， 1 r 3 5 2 w 4 5 . 其中第一個代表線程的ID，第二個字段代表是讀操作還是寫操作，第三個字段代表操作的開始時間，第4個字段是持續(xù)時間。 分析： 將所有的讀者和所有的寫者分別放進兩個等待隊列中，當(dāng)讀允許時就讓讀者隊列釋放一個或多個讀者，當(dāng)寫允許時，釋放第一個寫者操作。 讀者優(yōu)先： 如果沒有寫者正在操作，則讀者不需要等待，用一個整型變量readcount記錄當(dāng)前的讀者數(shù)目，用于確定是否釋放寫者線程，（當(dāng)readcout=0 時，說明所有的讀者都已經(jīng)讀完，釋放一個寫者線程），每個 讀者開始讀之前都要修改readcount,為了

8、互斥的實現(xiàn)對readcount 的修改，需要一個互斥對象Mutex來實現(xiàn)互斥。 另外，為了實現(xiàn)寫-寫互斥，需要一個臨界區(qū)對象 write,當(dāng)寫者發(fā)出寫的請求時，必須先得到臨界區(qū)對象的所有權(quán)。通過這種方法，可以實現(xiàn)讀寫互斥，當(dāng)readcount=1 時，（即第一個讀者的到來時，），讀者線程也必須申請臨界區(qū)對象的所有權(quán). 當(dāng)讀者擁有臨界區(qū)的所有權(quán)，寫者都阻塞在臨界區(qū)對象write上。當(dāng)寫者擁有臨界區(qū)對象所有權(quán)時，第一個判斷完readcount=1 后，其余的讀者由于等待對readcount的判斷，阻塞在Mutex上！ 寫者優(yōu)先： 寫者優(yōu)先和讀者優(yōu)先有相同之處，不同的地方在：一旦有一個寫者到來時，應(yīng)

9、該盡快讓寫者進行寫，如果有一個寫者在等待，則新到的讀者操作不能讀操作，為此添加一個整型變量writecount,記錄寫者的數(shù)目，當(dāng)writecount=0時才可以釋放讀者進行讀操作！ 為了實現(xiàn)對全局變量writecount的互斥訪問，設(shè)置了一個互斥對象Mutex3。 為了實現(xiàn)寫者優(yōu)先，設(shè)置一個臨界區(qū)對象read,當(dāng)有寫者在寫或等待時，讀者必須阻塞在臨界區(qū)對象read上。 讀者除了要一個全局變量readcount實現(xiàn)操作上的互斥外，還需要一個互斥對象對阻塞在read這一個過程實現(xiàn)互斥，這兩個互斥對象分別為mutex1和mutex2。源代碼：#include windows.h #include

10、#include #include #include #include #include #define READER R /讀者 #define WRITER W /寫者 #define INTE_PER_SEC 1000 /每秒時鐘中斷的數(shù)目 #define MAX_THREAD_NUM 64 /最大線程數(shù) #define MAX_FILE_NUM 32 /最大文件數(shù)目數(shù) #define MAX_STR_LEN 32 /字符串的長度 int readcount=0; /讀者數(shù)目 int writecount=0; /寫者數(shù)目 CRITICAL_SECTION RP_Write; /臨界資源

11、 CRITICAL_SECTION cs_Write; CRITICAL_SECTION cs_Read; struct ThreadInfo int serial; /線程序號 char entity; /線程類別(判斷是讀者還是寫者線程) double delay; /線程延遲時間 double persist; /線程讀寫操作時間 ; / / 讀者優(yōu)先-讀者線程 /P:讀者線程信息 void RP_ReaderThread(void *p) /互斥變量 HANDLE h_Mutex; h_Mutex=OpenMutex(MUTEX_ALL_ACCESS,FALSE,mutex_for_r

12、eadcount); DWORD wait_for_mutex; /等待互斥變量所有權(quán) DWORD m_delay; /延遲時間 DWORD m_persist; /讀文件持續(xù)時間 int m_serial; /線程序號 / 從參數(shù)中獲得信息 m_serial=(ThreadInfo*)(p)-serial ; m_delay=(DWORD)(ThreadInfo*)(p)-delay *INTE_PER_SEC); m_persist=(DWORD)(ThreadInfo*)(p)-persist *INTE_PER_SEC); Sleep(m_delay); /延遲等待 printf(Re

13、ader thread %d sents the reading require.n,m_serial); /等待互斥信號,保證對ReadCount 的訪問,修改互斥 wait_for_mutex=WaitForSingleObject(h_Mutex,-1); /讀者數(shù)目增加 readcount+; if(readcount=1) /第一個讀者,等待資源 EnterCriticalSection(&RP_Write); ReleaseMutex(h_Mutex); /釋放互斥信號 /讀文件 printf(Reader thread %d begins to read file.n,m_serial); Sleep(m_persist); /退出線程 printf(Reader thread %d finished reading file.n,m_serial); /等待互斥