生產(chǎn)者消費(fèi)者

1、實(shí)驗(yàn)課程：操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)編號：實(shí)驗(yàn)名稱：生產(chǎn)者消費(fèi)者算法實(shí)驗(yàn)人員：年級專業(yè)學(xué)號姓名實(shí)驗(yàn)日期：上交日期：實(shí) 驗(yàn) 室：實(shí)驗(yàn)評價(jià)：推薦精選實(shí)驗(yàn)成績：評定日期：指導(dǎo)教師：一、目的和要求生產(chǎn)者消費(fèi)者算法是操作系統(tǒng)中很重要的同步算法，通過本實(shí)驗(yàn)加深對互斥信號量和同步信號量的理解，掌握如何用信號量機(jī)制實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者消費(fèi)者之間的同步算法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容運(yùn)用高級語言模擬實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者消費(fèi)者算法，要求實(shí)現(xiàn)對緩沖池的互斥訪問和生產(chǎn)者進(jìn)程與消費(fèi)者進(jìn)程之間的同步，觀察程序的運(yùn)行情況并分析執(zhí)行結(jié)果。三、實(shí)驗(yàn)環(huán)境1PC微機(jī)。2Windows 操作系統(tǒng)。3C/C+/VB開發(fā)集成環(huán)境。推薦精選四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1. 程序源代碼：生產(chǎn)者&am

2、p;消費(fèi)者如下圖：# include <stdio.h># include <stdlib.h># include <time.h># include <sys/types.h># include <pthread.h># include <semaphore.h># include <string.h># include <unistd.h>#define BUFFER_SIZE 5typedef int buffer_item;推薦精選/semaphoressem_t empty, full,

3、mutex;/bufferbuffer_item bufferBUFFER_SIZE;int in, out;/存儲數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)體struct data int id; int opTime; int lastTime; int productId;/有限緩存插入-生產(chǎn)推薦精選int insert_item(buffer_item item) /* insert item into buffer */ bufferout = item; out = (out + 1) % BUFFER_SIZE; return 0;/有限緩存刪除-消費(fèi)int remove_item(buffer_item *i

4、tem) /* remove an object from buffer and then place it in item */ *item = bufferin; in = (in + 1) % BUFFER_SIZE; return 0; /生產(chǎn)者void *producer(void* param) 推薦精選 int productId = (struct data*)param)->productId; int lastTime = (struct data*)param)->lastTime; int opTime = (struct data*)param)->

5、opTime; int id = (struct data*)param)->id; free(param); sleep(opTime); sem_wait(&empty); sem_wait(&mutex); /* critical section */ /add a item insert_item(productId); sleep(lastTime); printf("Thread %d: Producer produce %dn", id, productId);推薦精選 sem_post(&mutex); sem_post(&am

6、p;full); pthread_exit(0);/消費(fèi)者void *consumer(void* param) int lastTime = (struct data*)param)->lastTime; int opTime = (struct data*)param)->opTime; int id = (struct data*)param)->id; free(param); sleep(opTime); sem_wait(&full); sem_wait(&mutex);推薦精選 /* critical section */ /remove a i

7、tem buffer_item item; remove_item(&item); sleep(lastTime); printf("Thread %d: Consumer consume %dn", id, item); sem_post(&mutex); sem_post(&empty); pthread_exit(0);int main() /pthread pthread_t tid; / the thread identifier pthread_attr_t attr; /set of thread attributes推薦精選 /* g

8、et the default attributes */ pthread_attr_init(&attr); /initial the semaphores sem_init(&mutex, 0, 1); sem_init(&empty, 0, BUFFER_SIZE); sem_init(&full, 0, 0); in = out = 0; int id = 0; while(scanf("%d", &id) != EOF) char role; /producer or consumer int opTime; /operati

9、ng time int lastTime; /run time int productId; /product id推薦精選 scanf("%c%d%d", &role, &opTime, &lastTime); struct data* d = (struct data*)malloc(sizeof(struct data); d->id = id; d->opTime = opTime; d->lastTime = lastTime; if(role = 'P') scanf("%d", &a

10、mp;productId); d->productId = productId; pthread_create(&tid, &attr, producer, d); else if(role = 'C') pthread_create(&tid, &attr, consumer, d); /釋放信號量 sem_destroy(&mutex);推薦精選 sem_destroy(&empty); sem_destroy(&full); return 0;- 2實(shí)驗(yàn)報(bào)告。1（設(shè)計(jì)思路）&2（使用了幾個(gè)信號量，每個(gè)信

11、號量的作用）設(shè)置三個(gè)信號量：empty (以記錄有多少空位)、full (以記錄有多少滿位)以及mutex (二進(jìn)制信號量或互斥信號量，以保護(hù)對緩沖插入與刪除的操作)當(dāng)信號量empty為0的時(shí)候，此時(shí)有限緩存已滿，生產(chǎn)者必須等待，當(dāng)信號量full為0的時(shí)候，此時(shí)有限緩存為空，消費(fèi)者無法進(jìn)行消費(fèi)，必須等待信號量mutex使得各個(gè)線程之間互斥，每次只允許一個(gè)線程進(jìn)入臨界區(qū)，一旦有線程進(jìn)入自己的臨界區(qū)，其余線程必須等待有限緩存區(qū)為循環(huán)隊(duì)列，尾部插入新的產(chǎn)品，頭部產(chǎn)品先被消耗推薦精選（3）解決方法的整體流程：有多個(gè)進(jìn)程：多個(gè)生產(chǎn)者進(jìn)程和多個(gè)消費(fèi)者進(jìn)程共享一個(gè)初始為空、固定大小為n的緩存（緩沖區(qū)）。生產(chǎn)者的工作是制造數(shù)據(jù)，只有緩沖區(qū)沒滿時(shí)，