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山东大学操作系统实验报告4进程同步实验.doc

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计算机科学与技术学院实验报告

实验题目：实验四、进程同步实验

学号：

日期：20120409

班级：计基地 12

XX：

实验目的：

加深对并发协作进程同步与互斥概念的理解，观察和体验并发进程同步与互斥

操作的效果，分析与研究经典进程同步与互斥问题的实际解决方案。了解 Linux

系统中 IPC 进程同步工具的用法，练习并发协作进程的同步与互斥操作的编程

与调试技术。

实验内容：

抽烟者问题。假设一个系统中有三个抽烟者进程，每个抽烟者不断地卷烟并抽烟。

抽烟者卷起并抽掉一颗烟需要有三种材料：烟草、纸和胶水。一个抽烟者有烟草，

一个有纸，另一个有胶水。系统中还有两个供应者进程，它们无限地供应所有三

种材料，但每次仅轮流提供三种材料中的两种。得到缺失的两种材料的抽烟者在

卷起并抽掉一颗烟后会发信号通知供应者，让它继续提供另外的两种材料。这一

过程重复进行。请用以上介绍的 IPC 同步机制编程，实现该问题要求的功能。

硬件环境：

处理器：Intel® Core™ i3-2350M CPU 2.30GHz × 4

图形：Intel® Sandybridge Mobile x86/MMX/SSE2

内存：4G

操作系统：32 位

磁盘：20.1 GB

软件环境：

ubuntu13.04

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实验步骤：

（1）新建定义了 producer 和 consumer 共用的 IPC 函数原型和变量的 ipc.h 文件。

（2）新建 ipc.c 文件，编写 producer 和 consumer 共用的 IPC 的具体相应函数。

（3）新建 Producer 文件，首先定义 producer 的一些行为，利用系统调用，建立共享内存

区域，设定其长度并获取共享内存的首地址。然后设定生产者互斥与同步的信号灯，并为他

们设置相应的初值。当有生产者进程在运行而其他生产者请求时，相应的信号灯就会阻止他，

当共享内存区域已满时，信号等也会提示生产者不能再往共享内存中放入内容。

（4）新建 Consumer 文件，定义 consumer 的一些行为，利用系统调用来创建共享内存区

域，并设定他的长度并获取共享内存的首地址。然后设定消费者互斥与同步的信号灯，并为

他们设置相应的初值。当有消费进程在运行而其他消费者请求时，相应的信号灯就会阻止它，

当共享内存区域已空时，信号等也会提示生产者不能再从共享内存中取出相应的内容。

运行的消费者应该与相应的生产者对应起来，只有这样运行结果才会正确。

结论分析与体会：

实现方式：

Consumer：

#include "ipc.h"

int main(int argc,char *argv[]) {

int rate = 3;

int consumerid=atoi(argv[1]);

buff_h = 101;

buff_number = 1;

cget_h = 103;

cget_number = 1;

shm_flg = IPC_CREAT | 0644;

buff_ptr = (char *)set_shm(buff_h,buff_number,shm_flg);

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cget_ptr = (int *)set_shm(cget_h,cget_number,shm_flg);

prod_h = 201;

pmtx_h = 202;

cons_h = 301;

cmtx_h = 302;

sem_flg = IPC_CREAT | 0644;

sem_val = buff_number;

prod_sem = set_sem(prod_h,sem_val,sem_flg);

sem_val = 0;

cons_sem = set_sem(cons_h,sem_val,sem_flg);

sem_val = 1;

cmtx_sem = set_sem(cmtx_h,sem_val,sem_flg);

if(consumerid==0)

*cget_ptr=0;

while(1){

if(buff_ptr[0]-'A'==consumerid){

down(cons_sem);

down(cmtx_sem);

sleep(rate);

if(buff_ptr[0]=='A'){

printf("%d The consumer has glue.\nThe consumer gets

tobacco and paper\n",getpid());

}

if(buff_ptr[0]=='B'){

printf("%d The consumer has paper.\nThe consumer gets

tobacco and glue\n",getpid());

}

if(buff_ptr[0]=='C'){

printf("%d The consumer has tobacco.\nThe consumer gets

glue and paper\n",getpid());

}

*cget_ptr = (*cget_ptr+1);

if(*cget_ptr%2==0)

buff_ptr[0]='D';

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