操作系统实验五 理发师问题

实验题目：理发师问问题

学号：201000130133 班级： 2010级计算机4班

姓名：郑思雨 Email：1412561943@

实验目的：1、进一步研究和实践操作系统中关于并发进程同步与互斥操作的一些经典问题的解法。

2、加深对于非对称性互斥问题有关概念的理解。观察和

体验非对称性互斥问题的并发控制方法。

3、进一步了解Linux系统中IPC进程同步工具的用法，训

练解决对该类问题的实际编程、调试和分析问题的能

力。

硬件环境：

微机(多核,4GB 以上内存,320GB 以上硬盘)

软件环境：

Ubuntu-Linux 操作系统

Gnome 桌面

gcc version 4.1.2

gedit 2.18.2

OpenOffice 2.3

实验步骤：

1、了解实验的目的，了解并掌握与进程间通信IPC中的3个对象：共享内存、

信号灯数组、消息队列到呢个有关的系统调用，并能熟练的掌握。

2、阅读实验题目并分析实验的需求。

理发店问题：假设理发店的理发室中有3个理发椅子和3个理发

师，有一个可容纳4个顾客坐等理发的沙发。此外还有一间等候

室，可容纳13位顾客等候进入理发室。顾客如果发现理发店中顾客

已满（超过20人），就不进入理发店。

在理发店内，理发师一旦有空就为坐在沙发上等待时间最长的顾客

理发，同时空出的沙发让在等候室中等待时间最长的的顾客就坐。

顾客理完发后，可向任何一位理发师付款。但理发店只有一本现金

登记册，在任一时刻只能记录一个顾客的付款。理发师在没有顾客

的时候就坐在理发椅子上睡眠。理发师的时间就用在理发、收款、

睡眠上。

（1）首先创建ipc.h文件，在里面定义生产者/消费者共用的IPC

函数的原型和变量。

（2）然后创建ipc.c文件，在里面定义生产者/消费者共用的IPC 的具体的相应函数。

（3）创建sofa_control文件，在里面声明两个消息队列，当沙发空闲时则会将空闲的消息放入相应的队列中，让顾客可以进

入沙发中，当理发师空闲时，也会将相应的消息放入队列

中，从而可以让顾客到理发椅上进行理发。

（4）创建room_control文件，在里面创建消息队列，当等待室里的人数少于十三个时，若从消息队列中获得信息，则顾客可

以进入，当沙发上有空位时，在等待室的人可以进入沙发等

待。

（5）创建customer文件，里面声明两个消息队列，当获得允许进入的信息时，顾客进入等待室，当顾客理完发则会离开，同

时向消息队列中发送信息。

（6）创建barber文件，在里面声明三个队列，当理发师就绪则会向队列中发送消息，若顾客收到消息就会去理发，当顾客离

开时，也会想队列中发送一条消息。同时理发师理发与收账

是互斥的。通过上述的文件就可以实现相应的功能。

3、分析清楚实验要求，便开始用编程语言进行编程，将分析的思路

用编程语言实现。

4、完成编写程序，要进行运行调试，找到编写中的错误，进行进

一步的修改，直到程序运行过程中不再出现错误.

5、完成程序的调试与修改，保存程序，对编程的过程进行总结，

找到编程中的不足，并完成实验报告

结论分析与体会：

结论：利用 IPC机制中的消息队列来实现相应的功能。通过往队列中放入信

和从队列中获取信息来实现进程间的通信，当顾客少于三个时，理师可以接给顾客理发并收取费用；当顾客多于三个少于七个时顾客

要

在沙发等待，理发师给顾客理完发然后等待簿进行记账；当顾客多

于

七个时，四个顾客在沙发上等，其他的在等待室等待，直到沙发空

出

才能从等待室到沙发，然后每给一个顾客理完发，则理发师等待账

簿

进行记账。通过建立多个消息队列就可以实

现相应的功能。

体会：1、通过实验对进程同步与互斥概念有了更深入的了解，加深了解了进程同步与互斥的效果。

2、加深了对非对称性互斥问题有关概念的理解，并进一步掌

握了对经典

问题的解法。

3、进一步熟练掌握了进程间通信有关的系统调用，并学会用它们进行编程和调试。

4、通过实验对相应的知识有了深入的理解，对编程软件也更熟练的掌握。

代码实现如下：

ipc.c代码部分：

#include "ipc.h"

/*

* get_ipc_id() 从/proc/sysvipc/文件系统中获取 IPC 的 id 号

* pfile: 对应/proc/sysvipc/目录中的 IPC 文件分别为

*

msg-消息队列,sem-信号量,shm-共享内存

* key: 对应要获取的 IPC 的 id 号的键值

*/

int get_ipc_id(char *proc_file,key_t key)

{

FILE *pf;

int i,j;

char line[BUFSZ],colum[BUFSZ];

if((pf = fopen(proc_file,"r")) == NULL){

perror("Proc file not open");

exit(EXIT_FAILURE);

}

fgets(line, BUFSZ,pf);

while(!feof(pf)){

i = j = 0;

fgets(line, BUFSZ,pf);

while(line[i] == ' ') i++;

while(line[i] !=' ') colum[j++] = line[i++];

colum[j] = '\0';

if(atoi(colum) != key) continue;

j=0;

while(line[i] == ' ') i++;

while(line[i] !=' ') colum[j++] = line[i++];

colum[j] = '\0';

i = atoi(colum);

fclose(pf);

return i;

}

fclose(pf);

return -1;

}

/*

* 信号灯上的 down/up 操作