《操作系统读者与写者.doc

设计目的与内容 一 实验目的 l. 用信号量来实现读者写者问题。 2. 理解和运用信号量、PV原语、进程间的同步互斥关系等基本知识。二、二 实验内容 读者写者问题的定义如下：有一个许多进程共享的数据区，这个数据区可以是一个文件或者主存的一块空间；有一些只读取这个数据区的进程（Reader）和一些只往数据区写数据的进程(Writer)，此外还需要满足以下条件： （1）??? 任意多个读进程可以同时读这个文件； （2）??? 一次只有一个写进程可以往文件中写； （3）??? 如果一个写进程正在进行操作，禁止任何读进程度文件。 我们需要分两种情况实现该问题： 读优先：要求指一个读者试图进行读操作时，如果这时正有其他读者在进行操作，他可直接开始读操作，而不需要等待。 写优先：一个读者试图进行读操作时，如果有其他写者在等待进行写操作或正在进行写操作，他要等待该写者完成写操作后才开始读操作。 设计分析 在Windows 7 环境下，创建一个包含n 个线程的控制台进程。用这n 个线程来表示n个读者或写者。每个线程按相应测试数据文件的要求，进行读写操作。请用信号量机制分别实现读者优先和写者优先的读者-写者问题。 读者-写者问题的读写操作限制： 读者-写者的读写限制（包括读者优先和写者优先） 1）写-写互斥，即不能有两个写者同时进行写操作 2）读-写互斥，即不能同时有一个读者在读，同时却有一个写者在写 3）读读允许，即可以有2个以上的读者同时读 将所有的读者和所有的写者分别放进两个等待队列中，当读允许时就让读者队列释放一个或多个读者，当写允许时，释放第一个写者操作。读者写者问题的定义如下：有一个许多进程共享的数据区，这个数据区可以是一个文件或者主存的一块空间；有一些只读取这个数据区的进程（Reader）和一些只往数据区写数据的进程(Writer)，此外还需要满足以下条件：1)任意多个读进程可以同时读这个文件；2) 一次只有一个写进程可以往文件中写；3）如果一个写进程正在进行操作，禁止任何读进程度文件。我们需要分两种情况实现该问题： 读优先：要求指一个读者试图进行读操作时，如果这时正有其他读者在进行操作，他可直接开始读操作，而不需要等待。写优先：一个读者试图进行读操作时，如果有其他写者在等待进行写操作或正在进行写操作，他要等待该写者完成写操作后才开始读操作。 这个项目设计是由我们这小组三人共同完成的，每个人都负责一些功能模块。我是这组的组长，我负责的是整体的一个框架，以及主函数的实现。然后将改组成员做出的功能模块添加到程序中。 程序实现 ? 程序由两部分组成： 1。读者-写者模块：包括系统调用接口，读者-写者活动描述主程序。系统接口主要功能是通过管道向父进程发送系统调用命令，并读取父进程送来的返回值。 读者-写者活动程序根据临界资源的共享，互斥原则编制，具体见源程序。 2。主控模块：主控模块实现系统初始化系统调用命令接收与解释执行，系统调用功能的实现（包括信号量机制），及读者-写者活动过程记录与显示。 初始化系统环境??? 建立通信管道?? ??? 启动读者-写者进程??? 接收系统调用命令 解释执行??? 系统初始化模块 管道建立模块 进程启动模块 命令解释模块 Wait() Signal() Wakeup() Block() 程序调试 测试数据文件格式: 测试数据文件包括n 行测试数据，分别描述创建的n 个线程是读者还是写者，以及读写操作的开始时间和持续时间。每行测试数据包括四个字段，各字段间用空格分隔。第一字段为一个正整数，表示线程序号。第二字段表示相应线程角色，R 表示读者是，W 表示写者。第三字段为一个正数，表示读写操作的开始时间。线程创建后，延时相应时间（单位为秒）后发出对共享资源的读写申请。第四字段为一个正数，表示读写操作的持续时间。当线程读写申请成功后，开始对共享资源的读写操作，该操作持续相应时间后结束，并释放共享资源。 结果分析和讨论 在读者写者同时在队列中等待申请资时，读者优先调用资源。而且如果一个读者申请进行读操作时已有另一读者正在进行读操作，则该读者可直接开始读操作，即读读允许。 进程1是R操作，在时间3时进入队列,运行时间是5,在它进入时没有进程占用资源，它既占用资源；知道它释放资源，等候的进程有3，4，5； 进程2是W操作，在时间16时进入队列,运行时间是5,在它进入时进程4占用资源，它等待资源，当4释放时占用资源； 进程3是R操作，在时间5时进入队列,运行时间是2,在它进入时进程1占用资源，它等待资源，当进程1释放资源后，由于读者优先，进程3，5同时调运资源； 进程4是R操作，在时间6时进入队列,运行时间是5,在它进入时进程1占用资源，它等待资源，当