操作系统大作业

课程设计。

目录 1课程设计任务书 2

正文 31.设计目的与要求 3

1.1设计目的 3

1.2设计要求 3

2.设计思想及系统平台 3

2.1设计思想 3

2.2系统平台及使用语言 4

3.详细算法描述 4

4.源程序 7

5.运行结果与运**况 10

6.调试过程 12

7.总结 13

本科生课程设计成绩评定表 14

学生姓名专业班级。

指导教师工作单位：计算机科学与技术学院

题目：实现读者写者(reader-writer problem)问题。

初始条件：1．操作系统：linux

2．程序设计语言：c语言。

3．设有20个连续的存储单元，写入/读出的数据项按增序设定为1－20这20个字符。

要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1．技术要求：

1）为每个读者／写者产生一个线程，设计正确的同步算法。

2）每个读者/写者对该存储区进行操作后，即时显示该存储区的全部内容、当前指针位置和读者/写者线程的自定义标识符。。

3）读者应有3个以上，写者应有有两个以上。

4）多个读者/写者之间须共享对存储区进行操作的函数**。

2．设计说明书内容要求：

1)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主机ip地址和目录。）

5）运行结果与运**况。

提示： (1)连续存储区可用数组实现。

2)编译命令可用： cc -lpthread -o 目标文件名源文件名。

3)多线程编程方法参见附件。）

3. 调试报告：

1) 调试记录。

2) 自我评析和总结。

上机时间安排：

指导教师签名201年 1 月 11 日。

系主任（或责任教师）签名201年 1 月 11 日。

通过研究linux的线程机制和信号量实现读者写者问题 (reader-writer problem )的并发控制。

1）为每个读者／写者产生一个线程，设计正确的同步算法。

2）每个读者/写者对该存储区进行操作后，即时显示该存储区的全部内容、当。

前指针位置和读者/写者线程的自定义标识符。

3）读者应有3个以上，写者应有有两个以上。

4）多个读者/写者之间须共享对存储区进行操作的函数**。

为实现reader与writer线程间在读或写时的互斥设置一个互斥信号量writer_mutex。另外，再设置一个整形变量reader_counter表示正在读的线程数目。由于只有一个reader线程在读，便不允许writer线程去写。

因此，仅当reader_counter=0，表示尚无reader线程在读时，reader线程才需要执行wait(writer_mutex)操作。若wait(writer_mutex)操作成功，reader线程便可以去读，相应的，做reader_counter+1操作。同理，仅当reader线程在执行reader_counter减1操作后其值为0时，才必须执行signal(writer_mutex)操作，以便让writer线程写。

reader_counter是一个可被多个reader线程访问的临界资源，因此，也应该为它设置一个互斥信号量reader_mutex。

除此之外，各线程也共享输出文件，特别是reader线程，有可能多个reader线程同时使用输出文件。为避免输出混乱，也应该为其设置一个互斥信号量print_mutex。

本课程设计在linux操作系统下，使用c语言完成。用到的工具主要有gcc编译器和vi编辑器。

本程序解决读者——写者问题的大致算法思想前一部分已描述，此外，本程序通过alarm（）设置程序的运行时间，一旦超时，将设置超时变量timeout=1。一旦设置超时变量，所有的读者线程和写者线程将不再进行下一轮的读/写操作。每个线程执行完一轮的读/写操作，将休息一会后继续进行下一轮的读/写操作，直到超时变量为1。

本程序的读/写操作都是随机进行的。

共享数据：semaphore writer_mutex=1；

semaphore reader_mutex=1；

semaphore print_mutex=1；

int reader_counter=0;

writer线程的处理函数：

while(1){

wait(writer_mutex);

reading;

signal(writer_mutex);

if(timeout==1)break;

sleep();

writer线程的处理函数流程图如下：

reader线程的处理函数：

while(1){

wait(reader_mutext);

if(reader_counter==0)wait(writer_mutex);

reader_counter++;

signal(reader_mutex);

reading;

wait(reader_mutext);

reader_counter--;

if(reader_counter==0)signal(writer_mutex);

signal(reader_mutex);

reading;

if(timeout==1)break;

sleep();

reader线程的处理函数流程图如下：

源程序如下：

#include<>

#include

#include<>

#define num_threads_rd 5 /*define the number of reader*/

#define num_threads_wr 5 /*define the number of writer*/

#define max_buffer 20

#define run_time 20

int reader_counter=0; /to count the number of reader who is reading*/

int timeout=0; /time out write_pointer*/

int buffer[max_buffer]; difine the buffer */

sem_t writer_mutex,reader_share,print_mutex;

pthread_t threads_rd[num_threads_rd]; reader*/

pthread_t threads_wr[num_threads_wr]; writer*/

file* fd;

void* writer_thread(void*);

void* reader_thread(void*);

void writing(int);

void reading(int);

void showbuf();show the concent of buffer*/

void handler(){

timeout=1; /set the timeout flag*/

int main(){

int i;

fd=fopen(""w");open a file to s**e the result*/

signal(sigalrm,handler);

sem_init(&reader_share,0,1); set the value of semaphores*/

sem_init(&writer_mutex,0,1);

sem_init(&print_mutex,0,1);

for(i=0;i /*create the threads*/

for(i=0;i pthread_create(&threads_wr[i],null,(void*)writer_thread,(void*)i);

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