哲学家问题LINUX实现

合集下载

操作系统课程设计——哲学家进餐问题

操作系统课程设计——哲学家进餐问题1000字哲学家进餐问题是一个经典的多线程同步问题，在操作系统中有着广泛的应用。

因此，在操作系统课程设计中，探究哲学家进餐问题是一件非常有意义的事情。

哲学家进餐问题的场景是：五个哲学家围坐在一张圆桌前，每个哲学家的左右两侧有一只筷子，他们需要利用这两只筷子才能进餐。

每个哲学家有两种状态：思考和进餐。

当一个哲学家处于进餐状态时，他需要同时获取他左右两侧的筷子，进餐结束后，他会释放这两只筷子，进入思考状态。

在这个场景中，如果所有的哲学家都同时想要进餐，那么就可能会出现死锁情况，即所有的哲学家都拿到了左手边的筷子，但都无法拿到右手边的筷子，导致无法进餐。

因此，需要在代码中实现同步互斥机制，避免死锁的发生。

本课程设计中，我使用了Java语言来实现哲学家进餐问题。

在代码实现中，首先定义了哲学家、筷子、餐桌等对象，然后使用线程来模拟哲学家的思考和进餐过程。

为了避免死锁，我使用了Chandy/Misra算法，即每个哲学家先尝试去取左手边的筷子，如果取不到就不再继续等待，而是重新回到思考状态，等待下一个机会。

同时，当一个哲学家取到了左手边的筷子之后，如果发现右手边的筷子已被占用，他就会释放左手边的筷子，重新回到思考状态，等待下一个机会。

在实现过程中，我还使用了信号量机制，保证了线程间的同步互斥。

每个筷子都是一个二元信号量，初始为1，表示可用。

当一个哲学家拿起筷子时，他会将对应的信号量减1，表示不可用。

当哲学家用完筷子之后，会将对应的信号量加1，表示可用。

通过这种方式，实现了对筷子的访问同步。

最后，我对代码进行了测试，模拟了多位哲学家同时进行进餐的过程。

在测试中，我发现哲学家进餐的速度受到筷子的数量和哲学家思考进餐比例的影响。

当筷子数量少于哲学家数量时，容易出现死锁；当哲学家思考和进餐的时间相当时，程序的运行情况比较稳定。

总的来说，本课程设计实现了哲学家进餐问题，通过学习该问题，我更深入地理解了同步互斥机制的重要性，并学会了如何使用信号量来实现同步互斥。

哲学家问题解决死锁的方法(一)

哲学家问题解决死锁的方法(一)哲学家问题解决死锁引言哲学家问题是一个典型的并发编程问题，它涉及到五位哲学家围坐在一张圆桌旁，每人面前有一盘饭和一只叉子。

哲学家的生活有两种状态：思考和进餐。

每个哲学家进餐时需要两只叉子，但是一次只能拿起一只，在他左右两边的哲学家也需要使用叉子。

这个问题的挑战在于如何避免死锁的发生。

方法一：使用死锁避免算法使用死锁避免算法是一种解决哲学家问题的常见方法。

该算法的基本思想是通过限制某些哲学家的进餐行为，以避免产生死锁。

1.限制偶数编号的哲学家先拿左手边的叉子，再拿右手边的叉子。

2.限制奇数编号的哲学家先拿右手边的叉子，再拿左手边的叉子。

3.对于哲学家的进餐过程，需要先检查叉子的可用性，如果叉子被其他哲学家使用，则等待。

方法二：使用资源分级策略资源分级策略是另一种解决哲学家问题的方法，它通过划分资源的优先级来避免死锁的发生。

1.将五只叉子按照优先级从高到低排序。

2.每个哲学家在进餐前需要先请求相应优先级的叉子。

3.偶数编号的哲学家优先请求左手边的叉子，再请求右手边的叉子。

4.奇数编号的哲学家优先请求右手边的叉子，再请求左手边的叉子。

方法三：使用资源分配策略资源分配策略是一种更加灵活的解决哲学家问题的方法，它通过动态分配资源来避免死锁。

1.创建一个共享的资源管理器，用于管理叉子的分配和释放。

2.每个哲学家在进餐前向资源管理器请求两只叉子。

3.资源管理器根据当前可用的叉子数量进行分配。

4.当一个哲学家进餐结束后，释放叉子，并通知资源管理器。

结论哲学家问题是一个复杂的并发编程问题，需要谨慎设计解决方案以避免死锁的发生。

通过使用死锁避免算法、资源分级策略和资源分配策略等方法，可以有效地解决哲学家问题，并保证系统的稳定性和高效性。

在实际应用中，可以根据具体需求选择适合的方法来解决死锁问题。

关于哲学家就餐问题的分析代码.

关于哲学家就餐问题的分析代码.①总体思路: 都去拿左边的筷⼦,并且最后⼀个⼈不能去拿筷⼦(防⽌⼤家都拿了左边的筷⼦,没有右边的筷⼦,导致死锁了),解决死锁问题的办法就是同时只允许四位哲学家同时拿起同⼀边的筷⼦，这样就能保证⼀定会有⼀位哲学家能够拿起两根筷⼦完成进⾷并释放资源，供其他哲学家使⽤，从⽽实现永动，避免了死锁。

举个最简单的栗⼦，假定0~3号哲学家已经拿起了他左边的筷⼦，然后当4号哲学家企图去拿他左边的筷⼦的时候，将该哲学家的线程锁住，使其拿不到其左边的筷⼦，然后其左边的筷⼦就可以被3号哲学家拿到，然后3号哲学家进餐，释放筷⼦，然后更多的哲学家拿到筷⼦并进餐。

如何才能实现当4号哲学家企图拿起其左边的筷⼦的时候将该哲学家的线程阻塞？这个时候就要⽤到该问题的提出者迪杰斯特拉（这货还提出了迪杰斯特拉最短路径算法，著名的银⾏家算法也是他发明的）提出的信号量机制。

因为同时只允许有四位哲学家同时拿起左筷⼦，因此我们可以设置⼀个信号量r，使其初始值为4，然后每当⼀位哲学家企图去拿起他左边的筷⼦的时候，先对信号量做⼀次P操作，从⽽当第五位哲学家企图去拿做筷⼦的时候，对r做⼀次P操作，r = -1，由r < 0得第五位哲学家的线程被阻塞，从⽽不能拿起左筷⼦，因此也就避免了死锁问题。

然后当哲学家放下他左边的筷⼦的时候，就对r做⼀次V操作。

* @author 王有康* @data 2019、7、31* @version V1.1* @Last Modified 2018/10/25 wangyoukang* @note 当前版本是v1.1版本，以后需要修改，可以在上添加版本和修改⽇期* @note* @warning* @Function List :************************************/#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <malloc.h>#include <time.h>#include <unistd.h>#include <pthread.h>#include <semaphore.h>#define N 5//互斥锁pthread_mutex_t chops[N];//信号量sem_t r;/*********************** @fn philosopher* @biref 每次只有4个⼈能够获得左⼿资源，这样不会死锁* @param philosopher number* @return* @other***********************/void philosopher(void *arg){int i = *(int *)arg;int left = i;int right = (i + 1)%N;while(1){printf("哲学家%d在思考问题\n",i);usleep(1000);printf("哲学家%d饿了\n",i);sem_wait(&r);pthread_mutex_lock(&chops[left]);printf("philosopher %d take left lock\n",i);pthread_mutex_lock(&chops[right]);printf("philosopher %d take right lock\n",i);printf("philosopher %d eat\n",i);usleep(1000);pthread_mutex_unlock(&chops[right]);printf("philosopher %d release right lock\n",i);pthread_mutex_unlock(&chops[left]);printf("philosopher %d realease left lock\n",i);sem_post(&r);}}/*********************** @fn philosopher* @biref 主函数* @param* @return* @other***********************/int main(int argc,char **argv){int i = 0,*ptr;pthread_t tid[N];for(i = 0;i < N;i++){pthread_mutex_init(&chops[i],NULL);}sem_init(&r,0,4);for(i = 0;i < N;i++){//防⽌主线程和对等线程竞争，给线程和主线程分配不同的内存区域。

操作系统课程设计项目参考

滴加碘液后
滴加碘液前
12/12/2021
第十二页，共二十三页。
消化(xiāohuà)：在消化道内将食物分解成可吸收 (xīshōu)的成分的过程
（包括物理性消化和化学性消化）
吸收(xīshōu)：营养物质通过消化道壁进入循环系统的过程
12/12/2021
第十三页，共二十三页。
消化(xiāohuà)和吸收的过程
12/12/2021
第十九页，共二十三页。
练习(liànxí)
• 2、分析数据，指出(zhǐ chū)哪一部分消化道中消化液最多。
• 在每天摄入800克食物和1200毫升水的情况下，消化腺大致分泌以下数量消化液。 1500毫升唾液 2000毫升胃液 1500毫升肠液 500毫升胆汁 1500毫升胰液
12/12/2021
第二十二页，共二十三页。
内容总结 (nèiróng)
第二节。食物中的营养物质是在消化系统中被消化和吸收的。这粒西瓜籽在姗姗的消化道内，经过了难忘的时光。它先遇到像轧钢机似的上、下尖硬的怪物，差点儿将它压得粉身碎骨。后来它
No 钻进了一条(yī tiáo)又长又窄的迷宫，它在这里走了很久，身边的许多物质都神秘地消失了。走出迷
唾液腺、胃腺(wèixiàn)、肝脏、胰腺、肠腺
1、淀粉在__口__腔__开始消化、蛋白质在____开始胃消化、脂肪在_______开始消小化肠。
2、胆汁是一种消化液，但不含消化酶，起乳化脂肪的作用。
二、人体消化、吸收的主要器官—— _____小肠能训练解
胰脏：分泌(fēnmì)胰液肠腺：分泌肠液
肝脏：最大的腺体，分泌胆汁。胆汁无消化酶，有乳化脂肪的
作用。
第七页，共二十三页。

linuxc语言哲学家进餐---信号量PV方法一

linuxc语⾔哲学家进餐---信号量PV⽅法⼀1、实验原理由Dijkstra提出并解决的哲学家进餐问题(The Dinning Philosophers Problem)是典型的同步问题。

该问题是描述有五个哲学家共⽤⼀张圆桌，分别坐在周围的五张椅⼦上，在圆桌上有五个碗和五只筷⼦，他们的⽣活⽅式是交替地进⾏思考和进餐。

平时，⼀个哲学家进⾏思考，饥饿时便试图取⽤其左右最靠近他的筷⼦，只有在他拿到两只筷⼦时才能进餐。

进餐完毕，放下筷⼦继续思考。

2.实验内容：显⽰出每个哲学家的⼯作状态，如吃饭，思考。

连续运⾏30次以上都未出现死锁现象。

3.分析解决⽅案⼀：现在引⼊问题的关键：这些哲学家很穷，只买得起五根筷⼦。

他们坐成⼀圈，两个⼈的中间放⼀根筷⼦。

哲学家吃饭的时候必须同时得到左⼿边和右⼿边的筷⼦。

如果他⾝边的任何⼀位正在使⽤筷⼦，那他只有等着。

所以我们就假设最多只有4民哲学家在进餐这样就能保证没有死锁的情况。

代码如下：1 #include<unistd.h>2#define NUM 53int ID[NUM]={0,1,2,3,4};4 sem_t sem_chopsticks[NUM];5 sem_t sem_eaters;6int eaters_num=0;//记录已经吃过饭的次数78//初始化信号量函数9void sem_signal_init(){10int i;11for(i=0;i<NUM;i++){12if(sem_init(&sem_chopsticks[i],0,1)==-1){13 perror("oops:em_init error!");14 exit(1);15 }16 }17if(sem_init(&sem_eaters,0,NUM-1)==-1){18 perror("oops:em_init error!");19 exit(1);20 }212223 }24252627//执⾏函数，每个线程相当于⼀个哲学家来进⾏28void * philosopher(void *ptid){29int pthread_id=*(int *)ptid%NUM;30 printf("%d philosopher is thinking...\n",(int)pthread_id);31 sem_wait(&sem_eaters);32//申请左筷⼦33 sem_wait(&sem_chopsticks[pthread_id]);34 printf("%d philosopher takes chopstick %d...\n",(int)pthread_id,(int)pthread_id);35//申请右筷⼦36 sem_wait(&sem_chopsticks[(pthread_id+1)%NUM]);37 printf("%d philosopher takes chopstick %d...\n",(int)pthread_id,((int)pthread_id+1)%NUM);38 printf("%d philosopher is eating, %d philosopher had already dined.\n",(int)pthread_id,eaters_num);39 sem_post(&sem_chopsticks[(pthread_id+1)%NUM]) ;40 sem_post(&sem_chopsticks[pthread_id]);41 sem_post(&sem_eaters);42 eaters_num++;//吃过⼀次的⼈加加43 printf("%d philosopher had dined, by now %d philosopher had already dined.\n",(int)pthread_id,eaters_num); 4445 }4647484950int main(int argc,char *argv[]){51int i,l,j,k;52//循环五个线程多少次53for(l=0;l<1;++l){54 printf("*******%d times try *******",l+1);55 pthread_t philosopher_threads[NUM];56 sem_signal_init();57//循环创建五个线程并执⾏58for(i=0;i<NUM;i++){5960 printf("%d times\n",i);61if(pthread_create(&philosopher_threads[i],NULL,philosopher,&ID[i])!=0){62 perror("oops:pthread_create error!");63 exit(1);6465 }666768 }6970//⽗线程等待⼦线程都结束才继续执⾏71for(j=0;j<NUM;j++){72 pthread_join(philosopher_threads[j],NULL);73 }74//结束销毁信号量75 sem_destroy(&sem_eaters);76for(k=0;k<NUM;++k){77 sem_destroy(&sem_chopsticks[k]);78 }79 eaters_num=0;80 sleep(2);818283 }84858687return0;88 }运⾏结果如下：1 philosopher is thinking...0 philosopher takes chopstick 0...3 times1 philosopher takes chopstick 1...2 philosopher is thinking...4 times1 philosopher takes chopstick 2...1 philosopher is eating, 0 philosopher had already dined.3 philosopher is thinking...4 philosopher is thinking...1 philosopher had dined, by now 1 philosopher had already dined.2 philosopher takes chopstick 2...0 philosopher takes chopstick 1...0 philosopher is eating, 1 philosopher had already dined.4 philosopher takes chopstick 4...3 philosopher takes chopstick 3...0 philosopher had dined, by now 2 philosopher had already dined.4 philosopher takes chopstick 0...4 philosopher is eating, 2 philosopher had already dined.4 philosopher had dined, by now 3 philosopher had already dined.3 philosopher takes chopstick 4...3 philosopher is eating, 3 philosopher had already dined.3 philosopher had dined, by now4 philosopher had already dined.2 philosopher takes chopstick 3...2 philosopher is eating, 4 philosopher had already dined.2 philosopher had dined, by now 5 philosopher had already dined.--------------------------------Process exited after 2.127 seconds with return value 0请按任意键继续. . .后续⽅案将继续更新请关注。

操作系统哲学家就餐问题课程设计c语言

1．设计题目与要求
1.1 设计题目描述：
用多线程同步方法解决哲学家就餐问题(Dining-Philosophers Problem)
1.2 要求：
1）为每个哲学家产生一个线程，设计正确的同步算法 2）每个哲学家取得一双筷子开始用餐后，即时显示“Dining…”和该哲学家的自定义标识符以及餐桌上所有几位哲学家标识符及其所坐的位置。 3）设定共有 5 个哲学家需用餐。每位用餐耗时 10 秒钟以上。 4）多个哲学家须共享操作函数代码。
针对每个哲学家通过共享操作函数代码分别建立5个线程以实现同步哲学家就餐而申请进入餐厅的哲学家进入room的等待队列根据fifo的原则总会进入到餐厅就餐因此不会出现饿死和死锁的现象针对5只筷子分别设置了5个互斥信号量以保证每只筷子每次只能被取得一次
武汉理工大学《操作系统》课程设计
题目 : 用多线程同步方法解决哲学家就餐问题 (Dining-Philosophers
2．设计说明书内容要求： Nhomakorabea1)设计题目与要求 2)总的设计思想及系统平台、语言、工具等。 3）数据结构与模块说明（功能与流程图） 4）给出用户名、源程序名、目标程序名和源程序及其运行结果。（要注明存储各个程序及其运行结果的 Linux 主机 IP 地址和目录。） 5）运行结果与运行情况（提示: (1)连续存储区可用数组实现。 (2)编译命令可用： cc (3)多线程编程方法参见附件。）
2.2 系统平台、语言及工具
（1）操作系统：Linux （2）程序设计语言：C 语言（3）工具：编辑工具 Vi、编译器 gcc
1
武汉理工大学《操作系统》课程设计
3．数据结构与模块说明
线程创建函数 pthread_create 声明如下： #include <pthread.h> int pthread_create (pthread_t *thread,pthread_attr_t *attr,Void* (*start_routine)(void *),void *arg);

操作系统实验报告哲学家就餐

操作系统实验报告哲学家就餐一、实验目的：通过模拟哲学家就餐问题，了解并掌握操作系统中的进程同步机制，以及解决进程间资源竞争所引发的死锁问题。

二、实验介绍：哲学家就餐问题是由荷兰计算机科学家伊克斯特拉(Dijkstra)于1965年首次提出的。

其问题描述如下：五位哲学家坐在一张圆桌子周围，每个哲学家面前有一碗饭和一根筷子。

哲学家的生活方式是交替地进行思考和进食。

当一个哲学家思考时，他不需要使用他的两个筷子；当一个哲学家想吃饭时，他需要同时获取他的左右两个筷子，并在获取到筷子后才能开始进食。

问题的关键是如何解决哲学家间的筷子竞争问题，以及避免死锁的发生。

三、实验设计：1.并发思路每个哲学家作为一个进程，在进行思考和进食这两个操作之前，需要获取他的两个筷子。

接下来考虑进程同步的两个关键点：-互斥：保证每个筷子同时只能被一个哲学家使用，避免资源竞争问题。

-死锁避免：通过限制只允许至多四位哲学家同时持有筷子，从而避免死锁发生。

2.进程同步机制- 互斥：使用Semaphore实现互斥，每个筷子都是一个Semaphore，初始值为1-死锁避免：引入一个全局计数器，记录当前持有筷子的哲学家数量，每次哲学家想要获取筷子时，先检查该计数器，仅当计数器小于4时才会获取筷子。

四、实验步骤：1.创建5个哲学家进程和5个筷子线程。

2.每个哲学家的线程循环执行思考和进食操作。

3.在进食之前，哲学家需要获取两个筷子，获取筷子的顺序按照哲学家编号进行，每个哲学家先获取自己的左边筷子，再获取自己的右边筷子。

4.进行进食操作后，哲学家释放两个筷子。

5.循环执行步骤3和步骤4，直到实验结束。

五、实验结果：通过观察实验结果，可以看到哲学家的思考和进食操作交替进行，并且避免了死锁的发生。

六、实验总结：通过本次实验，我了解了操作系统中的进程同步机制，并学会了如何解决资源竞争和死锁问题。

在本实验中，我使用了Semaphore和全局计数器实现了互斥和死锁避免，从而成功模拟了哲学家就餐问题。

哲学家就餐问题解决死锁的三种思路

哲学家就餐问题是计算机科学中一个经典的同步问题，它描述了五位哲学家围坐在圆桌前就餐，每位哲学家必须先拿起右边的餐具再拿起左边的餐具，但每次只能有一位哲学家拿起餐具就餐。

这个问题的关键在于如何避免死锁，即所有哲学家都拿起了右边的餐具，然后等待拿左边餐具的哲学家放下右边的餐具。

为了解决这个问题，计算机科学家提出了三种思路。

第一种思路是引入一个“服务生”，服务生负责给哲学家提供餐具，每次只允许一个哲学家向服务生请求餐具，这样就可以避免死锁。

然而，这种方法可能会引入新的竞争条件，服务生可能会成为新的瓶颈，从而降低系统的效率。

第二种思路是引入资源分级，为了避免死锁，可以给每个哲学家的餐具加上编号，要求哲学家先拿编号较小的餐具，再拿编号较大的餐具。

这样就可以避免死锁，但是可能会增加系统的复杂性，需要管理更多的资源状态。

第三种思路是破坏死锁的四个必要条件之一。

死锁发生的四个必要条件分别是互斥、请求并持有、不可剥夺和循环等待。

为了避免死锁，可以破坏其中一个或多个条件。

可以引入超时机制，当哲学家拿到一个餐具后，一定时间内没有获得另一个餐具，就放下手中的餐具，避免形成循环等待。

这种方法可以在不增加系统复杂性的情况下有效地解决死锁问题。

在我看来，这三种思路各有优缺点，要根据具体的场景和需求选择合适的方法。

不同的问题可能需要采用不同的思路来解决，需要权衡各种因素来做出最佳的决策。

哲学家就餐问题是一个充满哲学思考的经典问题，它不仅考察了计算机科学中的同步与互斥问题，更可以引发我们对于资源分配、竞争条件和系统设计的深入思考。

通过对哲学家就餐问题的深入理解，我们可以更加灵活地运用不同的思路解决实际中的问题，让我们的系统更加健壮和高效。

结语：通过对哲学家就餐问题的深入探讨，我们可以发现在计算机科学中，解决死锁问题有很多种思路，每种思路都有其独特的优缺点。

只有充分理解这些思路并根据具体情况做出权衡，才能更好地解决实际中遇到的死锁问题。

哲学家就餐问题的算法实现

哲学家就餐问题的算法实现哲学家就餐问题是一个经典的并发计算问题，描述了五个哲学家围坐在一张圆桌前，每个人面前有一碟食物，并且每两个哲学家之间共享一只叉子。

每个哲学家可以执行两个操作：思考和就餐。

当一个哲学家就餐时，他需要同时拿起他的左右两只叉子，并且在就餐完毕后放下叉子。

这个问题的难点在于如何解决可能出现的死锁情况，即每个哲学家都拿起了自己左边的叉子，然后都在等待右边的叉子。

为了避免死锁，需要设计一个算法来保证每个哲学家都能够正确地就餐。

以下是一个可能的解决方案，称为"资源分级"算法：1. 为每个哲学家设计一个状态变量，并初始化为"思考"状态。

2. 每个叉子也有一个状态变量，初始状态为"可用"。

3. 当一个哲学家想要就餐时，他必须拿起他的左右两只叉子。

但是如果有一只或两只叉子已经被其他哲学家持有，他必须等待。

4. 当一个哲学家拿起了他的左右两只叉子时，他可以开始就餐，并将状态变量更新为"就餐"状态。

5. 当一个哲学家就餐完毕后，他将叉子放回桌子上，并将状态变量更新为"思考"状态。

6. 如果一个哲学家发现无法同时拿到他的左右两只叉子，他需要先放下已经持有的叉子，并将状态变量更新为"等待"状态。

然后他等待其他哲学家释放叉子的资源，并尝试再次拿起他的左右两只叉子。

以上是一个简单的"资源分级"算法，可以避免死锁的发生。

但是这个算法可能会导致一些哲学家始终处于等待状态，无法实现公平性。

为了解决这个问题，可以使用更复杂的算法，如Chandy/Misra解法或Dijkstra解法，这些算法可以实现更公平的资源分配。

总结起来，哲学家就餐问题是一个经典的并发计算问题，可能会引发死锁情况。

通过设计合理的算法，如"资源分级"算法或更复杂的解法，可以解决这个问题并保证公平性。

操作系统哲学家问题

《操作系统》实验报告实验序号：03实验项目名称：哲学家问题学号姓名专业、班信管1303实验地点文波楼217实验室指导教师时间2014年11月29日一、实验目的及要求一个房间里有5个哲学家，他们的生活是思考和吃饭，房间里有一张圆桌，中间放着一碗饭菜(假设饭菜无限多)，桌子周围放有5把椅子，分别属于5位哲学家，每两位哲学家之间有一把勺子，哲学家进食时必须同时使用左右两把勺子，请为每位哲学家设计一个程序，解决他们的吃饭问题。

二、实验设备（环境）及要求硬件：一台计算机软件：装有Linux操作系统，终端窗口，文本编辑器。

三、实验内容与步骤实验代码：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<time.h>#include<semaphore.h>#include<sys/mman.h>#define F1 PROT_READ|PROT_WRITE#define F2 MAP_SHARED|MAP_ANONYMOUS#define N 5 //人数#define L 3 //行为循环次数typedef struct{sem_t ph[N];sem_t mutex;int state[N];int t;}pair;pair * p;void think(int i){printf("%d号哲学家在思考....\n", i);srand((unsigned)time(NULL));int n=rand()%10;usleep(1000000*n);printf("%d号哲学家思考完成！\n", i);}void eat(int i){printf("%d号哲学家在吃饭\n", i);srand((unsigned)time(NULL));int n=rand()%4;usleep(4000000+n*1000000);printf("%d号哲学家吃饭结束！\n\n", i);}void test(int i){if((p->state[i]==2) && (p->state[(i+1)%N]!=3) && (p->state[(N+i-1)%N]!=3)) {p->state[i]=3;sem_post(&(p->ph[i]));}}void philosopher(int i){int l=L;while(l--){think(i);sem_wait(&(p->mutex));p->state[i]=2;test(i);sem_post(&(p->mutex));sem_wait(&(p->ph[i]));eat(i);sem_wait(&(p->mutex));p->state[i]=1;test((N+i-1)%N);test((i+1)%N);sem_post(&(p->mutex));}p->t++;//t==0时父进程也要结束exit(0);}void main(){p=(pair*)mmap(NULL, sizeof(pair), F1, F2, -1, 0);//为变量开辟共享内存int i, pid;for(i=0;i<N;i++){p->state[i]=1;sem_init(&(p->ph[i]), 1, 0);}sem_init(&(p->mutex), 1, 1);p->t=0-N;for(i=0;i<N;i++){pid=fork();if(pid==0)philosopher(i);}if(pid>0){while(1)if((p->t)<0){printf("....\n");usleep(5000000);}else{//子进程已经结束，for(i=0;i<N;i++)sem_destroy(&(p->ph[i]));sem_destroy(&(p->mutex));printf("程序结束！\n");exit(0);}}}运行时也要注意线程，要输入lpthread四、实验结果与数据处理运行界面：五、分析与讨论这个问题看起来难以实现，虽然老师上课讲过，但开始拿到也觉得没那么容易，思想解决了，代码还要一步步运行，这个程序对P,V操作的用法很深，一不小心就会弄错，但是写完了之后也发现并不是想象中的那么难。

linux编程面试题

linux编程面试题1. 简介Linux是一种免费开源的操作系统内核，广泛应用于服务器、嵌入式系统和各种设备。

对于Linux编程者来说，熟练掌握Linux操作系统的特性和编程技巧是非常重要的。

本文将介绍一些常见的Linux编程面试题，帮助读者准备面试并提升自己在Linux编程领域的能力。

2. 文件操作Linux提供了强大的文件操作功能，熟练掌握文件操作的函数和命令是Linux编程的基础。

面试中可能会涉及到以下问题： - 如何在Linux系统中创建一个新文件？- 如何打开一个文件并读取其内容？- 如何将数据写入文件？- 如何将文件复制到另一个目录？- 如何将文件移动到另一个目录？- 如何删除文件？3. 进程管理进程是Linux系统中的基本执行单位，熟悉进程的管理和控制是Linux编程的关键。

以下是一些常见的与进程管理相关的问题： - 如何创建一个新进程？- 如何终止一个进程？- 如何等待一个进程的结束？- 如何获取进程的ID和父进程的ID？- 如何执行一个外部程序并传递参数？- 如何设置进程的优先级？4. 线程编程线程是进程的一部分，可以看作是进程中的一条执行路径。

在Linux编程中，使用线程可以提高程序的并发能力和响应速度。

以下是一些常见的与线程编程相关的问题：- 如何创建一个新线程？- 如何终止一个线程？- 如何等待一个线程的结束？- 如何在线程之间传递数据？- 如何使用线程同步和互斥？5. 网络编程网络编程在Linux编程中占据重要的地位，熟悉网络编程可以实现各种通信和服务程序。

以下是一些与网络编程相关的问题： - 如何创建一个TCP服务器？- 如何创建一个TCP客户端？- 如何创建一个UDP服务器？- 如何创建一个UDP客户端？- 如何使用socket进行网络编程？- 如何处理网络连接的并发请求？6. 内存管理Linux提供了灵活而强大的内存管理功能，了解内存管理是Linux 编程中的关键。

哲学家吃饭问题实验报告操作系统

目录1．设计题目与要求 (2)设计目的设计要求2．总体设计思想与相关知识 (2)总体设计思想问题描述解决方案3．数据结构、流程图 (2)数据结构流程图4．源代码 (3)5．运行结果 (6)6．结果分析 (7)7．总结及心得体会 (7)1．设计题目与要求设计目的掌握进程同步问题的解决思路及方法，熟练使用Windows操作系统提供的信号量机制解决各种进程同步问题。

设计要求设有五个哲学家,共用一张放有五把椅子的餐桌,每人坐在一把椅子上,桌子上有五个碗和五只筷子,每人两边各放一只筷子。

哲学家们是交替思考和进餐,饥饿时便试图取其左右最靠近他的筷子。

条件:(1) 只有拿到两只筷子时,哲学家才能吃饭。

(2) 如果筷子已被别人拿走,则必须等别人吃完之后才能拿到筷子。

(3) 任意一个哲学家在自己未拿到两只筷子吃饭前,不会放下手中拿到的筷子。

2．总体设计思想与相关知识总体设计思想哲学家的生活就是思考和吃饭，即思考，饿了就餐，再思考，循环往复。

要求是：每一个哲学家只有在拿到位于他左右的筷子后，才能够就餐；哲学家只能先拿左边的筷子，再去拿右边的筷子，而不能同时去抓他两边的筷子，也不能从其他哲学家手中抢夺筷子；哲学家每次就餐后必须放下他手中的两把筷子后恢复思考，不能强抓住餐具不放。

设计一个程序，能够显示当前各哲学家的状态和桌上餐具的使用情况，并能无死锁的推算出下一状态各哲学家的状态和桌上餐具的使用情况。

即设计一个能安排哲学家正常生活的程序。

问题描述可能出现死锁问题，因为当五个哲学家都饥饿时，都拿着一支筷子，这样就可能五个哲学家都用不上餐。

解决方案最多允许4个哲学家同时坐在桌子周围。

给所有哲学家编号，奇数号的哲学家必须首先拿左边的筷子，偶数号的哲学家则反之。

为了避免死锁，把哲学家分为三种状态，思考，饥饿，进食，仅当一个哲学家左右两边的筷子都可用时，才允许他拿筷子，并且一次拿到两只筷子，否则不拿。

3．数据结构及流程图数据结构philosopherProc+myid:int+mystate:int+philosopherProc(LPVOIDlpParameter)+ResumeThread(hPhilosopher[i]):int+strcpy(stateStr, ""):int程序中定义一个哲学家类，包含两个私有对象和四个公有对象。

哲学家就餐问题的算法实现

哲学家就餐问题的算法实现在哲学家就餐问题中，假定有五位哲学家围坐在一张圆桌旁，每位哲学家面前都放着一碗意面和一把叉子。

这五位哲学家中的每位都有两种活动，一种是思考，一种是就餐。

但是，这五位哲学家只有五支叉子共用，也就是说，每个哲学家只能在自己左右两边分别拿起一把叉子。

若这五位哲学家中有若干人同时拿着左手边的叉子，或者同时拿着右手边的叉子，那么他们都无法就餐。

这时，就需要找到一种算法来解决这个问题。

解法一：Chandy/Misra解法Chandy/Misra解法是一种分布式算法，它的思路是使得每一位哲学家都向右边的人要叉子。

一旦它们都拿到了右边的叉子，就会开始就餐，然后把左右两个叉子都放回去。

这种算法的优点是它具有分布式系统的特点，不会造成资源竞争，而且在算法处理结束后，所有人都不会处于饥饿状态。

但是，这种算法实现的难度比较大，因为需要每个哲学家都向右边的人要叉子，而且需要考虑异常情况。

解法二：Dijkstra解法Dijkstra解法也被称为银行家算法，它的思路是让每一位哲学家先拿一支叉子，只有拿到两支叉子后，才可以开始就餐。

一旦就餐结束，哲学家就将叉子放回去。

这种算法的优点是它比较简单，易于实现。

但是，如果有一位哲学家先拿了一支叉子并且不再释放，那么其他哲学家就会陷入死锁状态。

解法三：Semaphore解法Semaphore解法是以信号量为基础的算法，它的思路是对每支叉子定义一个信号量，并使用信号量来控制哲学家与叉子之间的关系。

一旦一个哲学家想要就餐，就需要请求两个叉子的信号量，如果请求不到，则会被阻塞。

这种算法的优点是它具有可扩展性，而且可以支持多个进程同时使用资源。

但是，它比较复杂，可能会导致死锁。

结论在实际开发中，我们可以根据自己的需求选择合适的算法来解决哲学家就餐问题。

如果要求系统具有分布式系统的特点，可以使用Chandy/Misra解法；如果要求简单易行和易于实现，可以使用Dijkstra解法；如果要求可扩展性和支持多进程，可以选择Semaphore解法。

哲学家进餐问题(操作系统)

哲学家进餐问题(操作系统)哲学家进餐问题(操作系统)1.简介1.1 背景介绍哲学家进餐问题是计算机科学中一个经典的并发问题，最早由Edsger Dijkstra在1965年提出。

1.2 问题描述问题的场景是五位哲学家围坐在一张圆桌前，每个哲学家面前有一碗饭和一根筷子。

哲学家需要交替地思考和进餐，但是他们只能使用左右两边的筷子来进餐。

1.3 目标设计一个算法来保证哲学家们能够交替地进餐，同时避免死锁和饥饿现象的发生。

2.解决方案2.1 简单解法一个简单的解法是给每个哲学家编号，规定奇数号哲学家先拿左边的筷子，偶数号哲学家先拿右边的筷子。

当一个哲学家需要拿筷子时，他会先检查他的两边是否有其他哲学家正在使用，如果没有，他就可以拿起两边的筷子进餐。

否则，他需要等待直到两边的筷子都可用。

2.2 改进解法上述简单解法可能会导致死锁问题。

为了避免死锁，我们可以引入资源分级的概念。

每个筷子被分为两个等级，分别是主要资源和次要资源。

哲学家需要按照顺序来获取资源，例如，先获取主要资源，然后获取次要资源。

3.算法实现3.1 数据结构我们可以使用一个数组来表示圆桌上的五个筷子，同时使用一个锁数组来表示每个筷子的状态（是否被占用）。

3.2 算法流程在哲学家进餐问题中，每个哲学家都需要经历思考和进餐两个过程，我们可以使用线程来模拟这两个过程。

4.算法分析4.1 死锁问题通过引入资源分级的概念，我们成功避免了死锁问题的发生。

每个哲学家按照顺序获取资源，不会出现他们都在等待同一个资源的情况。

4.2 饥饿问题在我们的算法中，每个哲学家都会交替地进餐和思考，因此不会出现饥饿问题。

5.附件本文档暂无附件。

6.法律名词及注释6.1 死锁死锁是指在并发系统中，两个或多个进程或线程无限期地互相等待对方所占有的资源的情形。

6.2 饥饿饥饿是指某个进程或线程因无法获得所需的资源而无法继续执行的情况。

操作系课程设计

根据银行家算法思想，编程实现该算法，并通过数据验证算法。
4
经典进程同步问题实现
基于Linux操作系统实现生产者和消费者、哲学家进餐以及一个简单的聊天程序。
6
伙伴系统模拟实现
结合数据结构课程中的伙伴系统的介绍，编写具有分配与回收功能的程序，显示所有用户申请成功后的用户名，进程号，内存大小及内存起始地址等。
《操作系统》课程设计大纲
序
号
项目名称
内容
1
处理机调度算法实现
根据处理机调度算法的思想，编程实现先来先服务、短作业优先、高响应比以及时间片轮转调度算法，并通过数据分析比较各种算法的执行效率。
2
进程调度算法修改
基于Linux操作系统内核修改其进程调度算法，并进行内核编译，运行修改后的处理机调度算法。
3
银行家算法实现
7
页面置换算法实现
根据请求分页存储管理中页面置换算法的思想，编程实现最佳置换算法、先来先服务置换算法、最近最久未使用算法，并通过数据分析比较各种算法的缺页率。
8
设备管理
编写程序,由必要的数据结构、主函数、设备分配函数及设备回收函数构成，实现对独占设备的分配与回收的模拟。
9
磁盘调度算法模拟
根据磁盘调度算法的思想，编程实现先来先服务、最短寻道时间优先、扫描算法、循环扫描算法等，并通过数据分析比较各种算反的平均寻道长度。
10
Linux内核编译和裁剪
实现将Linux内核进行裁剪和编译，并Linux2.4内核升级到2.6内核。
11
手机操作系统应用
基于智能手机操作系统设计并实现一个简单应用。（计算器等）

中科大-高级操作系统哲学家问题

中科大高级操作系统哲学家问题操作实验内容
(1)安装LINUX;
(2)熟悉UNIX/LINUX的常用基本命令如ls、who、wc、pwd、ps、m.cmp.cp.rmdiff.mvrmd ir等, 解系统的环境。

(3)利用pthread 及系统的信号量(semaphoreh), 实现哲学家进餐问题(避免死锁):
项目要求及分析
假如所有的哲学家都同时拿起左侧筷子, 看到右侧筷子不可用, 又都放下左侧筷子, 等一会儿, 又同时拿起左侧筷子, 如此这般, 永远重复。

对于这种情况, 即所有的程序都在无限期地运行, 但是都无法取得任何进展, 即出现饥饿, 所有哲学家都吃不上饭。

规定在拿到左侧的筷子后, 先检查右面的筷子是否可用。

如果不可用, 则先放下左侧筷子, 等一段时间再重复整个过程。

分析:当出现以下情形, 在某一个瞬间, 所有的哲学家都同时启动这个算法, 拿起左侧的筷子, 而看到右侧筷子不可用, 又都放下左侧筷子, 等一会儿, 又同时拿起左侧筷子……如此这样永远重复下去。

对于这种情况, 所有的程序都在运行, 但却无法取得进展, 即出现饥饿, 所有的哲学家都吃不上饭。

哲学家就餐问题——and型信号量机制

哲学家就餐问题——and型信号量机制仅当哲学家的左、右两只筷⼦均可⽤时，才允许他拿起筷⼦进餐以哲学家进餐模型为依据，在Linux控制台环境下创建5个进程，⽤semget函数创建⼀个信号量集（5个信号量，初值为1），模拟哲学家的思考和进餐⾏为：每⼀位哲学家饥饿时，先拿起左⼿筷⼦，再拿起右⼿筷⼦；筷⼦是临界资源，为每⼀⽀筷⼦定义1个互斥信号量；想拿到筷⼦需要先对信号量做P操作，使⽤完释放筷⼦对信号量做V操作。

实验平台:操作系统：CentOS 7编辑器：Gedit | Vim编译器：Gcc#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <stdint.h>#include <stdbool.h>#include <errno.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/sem.h>#include <sys/wait.h>#ifdef _SEM_SEMUN_UNDEFINEDunion semun{int val;struct semid_ds *buf;unsigned short *array;struct seminfo *__buf;};#endif#define ERR_EXIT(m) \do { \perror(m); \exit(EXIT_FAILURE); \} while(0)//相当于P操作int wait_1chopstick(int no,int semid){struct sembuf sb = {no,-1,0};int ret;ret = semop(semid,&sb,1);//semop()系统调⽤在semid标识的信号量集中的信号量上执⾏⼀个或多个up或down操作，可⽤于进程间的同步和互斥。

linux 哲学

linux 哲学Linux哲学是指Linux操作系统的设计哲学和原则。

Linux哲学以自由、开放和共享为基础，强调简洁、透明和灵活。

本文将介绍Linux哲学的核心原则和其对开发者和用户的重要意义。

一、自由和开放Linux哲学的核心是自由和开放。

Linux操作系统是开源的，这意味着任何人都可以查看、修改和分发Linux的源代码。

开源的特性使得Linux能够迅速发展和改进，同时也使得用户可以自由选择和定制自己的操作系统。

二、简洁和透明Linux哲学强调简洁和透明。

Linux操作系统采用模块化的设计，将功能分解成小的、独立的部分。

这种设计使得Linux系统更容易理解和维护，也使得开发者可以更方便地添加新的功能和修复bug。

同时，Linux的配置文件和日志文件是明文的，用户可以直接查看和修改，增加了系统的透明度和可控性。

三、灵活和可定制Linux哲学追求灵活和可定制。

Linux操作系统提供了丰富的工具和选项，使得用户可以根据自己的需求进行定制和配置。

用户可以选择不同的桌面环境、窗口管理器和应用程序，以满足自己的使用习惯和个性化需求。

同时，开发者也可以根据用户的反馈和需求进行改进和扩展，使得Linux系统更加适应不同的应用场景。

四、合作和分享Linux哲学鼓励合作和分享。

Linux社区是一个开放的合作平台，开发者和用户可以在这里交流和分享自己的经验和成果。

开发者可以共同参与Linux的开发和维护，用户也可以分享自己的使用心得和技巧。

这种合作共享的精神使得Linux社区能够不断进步和壮大，也使得Linux成为一个拥有庞大用户群体和丰富应用程序的操作系统。

Linux哲学的重要意义不仅体现在操作系统的设计和开发过程中，也影响着用户的使用和学习方式。

对于开发者来说，遵循Linux哲学的原则可以使得他们的代码更加简洁、可读性更高，方便其他开发者参与和贡献。

对于用户来说，了解并遵循Linux哲学可以帮助他们更好地使用和定制自己的操作系统，提高工作效率和生产力。

PV操作(哲学家问题和生产者-消费者问题)

PV操作（哲学家问题）给每个哲学家编号，规定奇数号的哲学家先拿他的左筷子，然后再去拿他的右筷子；而偶数号的哲学家则相反。

这样总可以保证至少有一个哲学家可以进餐。

#include<windows.h>#include<iostream>#include<process.h>#include<cstdlib>#include<ctime>using namespace std;DWORD WINAPI philosopher(LPVOID lpParameter);void thinking(int);void eating(int);void waiting(int);void print(int ,const char *);//全局变量CRITICAL_SECTION crout;//这个变量用来保证输出时不会竞争CRITICAL_SECTION fork[5];//定义五个临界变量，代表五更筷子int main(int argc,char *argv[]){HANDLE hthread[5];int i;int arg[5];int count = 5;long a=0;unsigned long retval;InitializeCriticalSection(&crout);//初始化临界变量for(i=0;i<5;i++){InitializeCriticalSection(fork + i);}//创建五个哲学家for(i = 0; i<5;i++)arg[i] = i;hthread[i] = CreateThread(NULL, 0, philosopher, (void*)(arg+i), 0, NULL);for(a=0;a<30000000;a++);if( hthread[i] == INVALID_HANDLE_VALUE)//如果线程创建失败返回-1{cerr << "error while create thread " << i <<endl;cerr << "error code : "<< GetLastError() <<endl;}}//等待所有线程结束retval = WaitForMultipleObjects(5,hthread,true,INFINITE);//等待多个线程for(a=0;a<30000000;a++);if(retval == WAIT_FAILED){cerr<< "wait error,error code: "<<GetLastError()<<endl;}for(i = 0; i<5;i++){for(a=0;a<30000000;a++);if(CloseHandle(hthread[i]) == false)//关闭句柄{cerr << "error while close thread " <<i<<endl;cerr << "error code: "<<GetLastError()<<endl;}}return 0;}DWORD WINAPI philosopher(LPVOID lpParameter){long a=0;int n = ((int *)lpParameter)[0];for(a=0;a<30000000;a++);print(n," is in!");//srand(time(NULL));while(true){thinking(n);waiting(n);eating(n);print(n," is out!");return n;}void thinking(int k){long a=0;for(a=0;a<30000000;a++);print(k," is thinking...");Sleep(1);//Sleep((rand() %100) *5);}void eating(int k){long a=0;for(a=0;a<30000000;a++);print(k," is eating...");//Sleep((rand()%100) *5);Sleep(1);LeaveCriticalSection(fork + (k+1)%5);//放下右边的筷子//print(k," give left");LeaveCriticalSection(fork + k);//放下左边的筷子//print(k," give right");}void waiting(int k){long a=0;for(a=0;a<30000000;a++);print(k," is waiting...");Sleep(1);EnterCriticalSection(fork + k);//获得左边的筷子//print(k," take left");EnterCriticalSection(fork + (k + 1)%5);//获得右边的筷子//print(k," take right");}void print(int who,const char *str){long a=0;for(a=0;a<30000000;a++);EnterCriticalSection(&crout);cout<<"process "<<who<<str<<endl;LeaveCriticalSection(&crout);}操作截图PV操作（生产者-消费者问题)解决方法一：实现思想，我们在产生足够的产品后，唤醒消费者把生产的产品全部消耗，让后在唤醒生产者生产商品。

哲学家问题LINUX实现

操作系统课程设计——哲学家进餐问题

哲学家问题解决死锁的方法(一)

关于哲学家就餐问题的分析代码.

操作系统课程设计项目参考

linuxc语言哲学家进餐---信号量PV方法一

操作系统哲学家就餐问题课程设计c语言

操作系统实验报告哲学家就餐

哲学家就餐问题解决死锁的三种思路

哲学家就餐问题的算法实现

操作系统哲学家问题

linux编程面试题

哲学家吃饭问题 实验报告 操作系统

哲学家就餐问题的算法实现

哲学家进餐问题(操作系统)

操作系课程设计

中科大-高级操作系统哲学家问题

哲学家就餐问题——and型信号量机制

linux 哲学

PV操作(哲学家问题和生产者-消费者问题)

哲学家吃饭问题实验报告操作系统