操作系统进程同步实验报告

实验三：进程同步实验

一、实验任务：

（1）掌握操作系统的进程同步原理；

（2）熟悉linux的进程同步原语；

（3）设计程序，实现经典进程同步问题。

二、实验原理：

（1）P、V操作

PV操作由P操作原语和V操作原语组成（原语是不可中断的过程），对信号量进行操作，具体定义如下：

P（S）：①将信号量S的值减1，即S=S-1；

②如果S³0，则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列。

V（S）：①将信号量S的值加1，即S=S+1；

②如果S>0，则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。（2）信号量

信号量（semaphore）的数据结构为一个值和一个指针，指针指向等待该信号量的下一个进程。信号量的值与相应资源的使用情况有关。当它的值大于0时，表示当前可用资源的数量；当它的值小于0时，其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。注意，信号量的值仅能由PV操作来改变。

一般来说，信号量S³0时，S表示可用资源的数量。执行一次P操作意味着请求分配一个单位资源，因此S的值减1；当S<0时，表示已经没有可用资源，请求者必须等待别的进程释放该类资源，它才能运行下去。而执行一个V操作意味着释放一个单位资源，因此S 的值加1；若S£0，表示有某些进程正在等待该资源，因此要唤醒一个等待状态的进程，使之运行下去。

（3）linux的进程同步原语

①wait()；阻塞父进程，子进程执行；

②#include

#include

key_t ftok (char*pathname, char proj)；它返回与路径pathname相对应的一个键值。

③int semget(key_t key, int nsems, int semflg)

参数key是一个键值，由ftok获得，唯一标识一个信号灯集，用法与msgget()中的key 相同；参数nsems指定打开或者新创建的信号灯集中将包含信号灯的数目；semflg参数是一些标志位。参数key和semflg的取值，以及何时打开已有信号灯集或者创建一个新的信号灯集与msgget()中的对应部分相同。该调用返回与健值key相对应的信号灯集描述字。调用返回：成功返回信号灯集描述字，否则返回-1。

④int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);

semid是信号灯集ID，sops指向数组的每一个sembuf结构都刻画一个在特定信号灯上的操作。nsops为sops指向数组的大小。

⑤int semctl(int semid，int semnum，int cmd，union semun arg)

该系统调用实现对信号灯的各种控制操作，参数semid指定信号灯集，参数cmd指定具体的操作类型；参数semnum指定对哪个信号灯操作，只对几个特殊的cmd操作有意义；arg用于设置或返回信号灯信息。

三、实验源程序：

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#define PERM S_IRUSR|S_IWUSR

#define SEMKEY (key_t)0x200

typedef union _senum{

int val;

struct semid_ds *buf;

ushort *array;

}semun;

int semid;

static int count=0;

FILE *fp,*fp1,*fp2;

struct sembuf prmutex={0,-1,0},pwmutex={1,-1,0},ps={2,-1,0}; struct sembuf vrmutex={0,1,0},vwmutex={1,1,0},vs={2,1,0}; int initsem()

{

semun x;

x.val=1;

if((semid=semget(SEMKEY,3,0600|IPC_CREAT|IPC_EXCL))==-1) {

if(errno==EEXIST)

semid=semget(SEMKEY,3,0);

}

if(semctl(semid,0,SETV AL,x)==-1)

{

perror("semctl failed\n");

return(-1);

}

if(semctl(semid,1,SETV AL,x)==-1)

{

perror("semctl failed\n");

return(-1);

}

if(semctl(semid,2,SETV AL,x)==-1)

{

perror("semctl failed\n");

return(-1);

}

return(semid);

}

main()

{int i,j,k;

static int a[30];

int shmid;

int *pint,*pint2,addr,addr2;

for(i=0;i<30;i++)

{