編輯模擬多進(jìn)程共享臨界資源

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課 程 設(shè) 計課程設(shè)計名稱： 操作系統(tǒng)原理 專 業(yè) 班 級 ： 軟件1301 學(xué) 生 姓 名 ： 理金龍 學(xué) 號 ： 6 指 導(dǎo) 教 師 ： 劉於勛 課程設(shè)計時間： 2015年7月6-11日 軟件工程 專業(yè)課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名理金龍專業(yè)班級軟件1301學(xué)號6題 目編程模擬多進(jìn)程共享臨界資源課題性質(zhì)其它課題來源自擬課題指導(dǎo)教師劉於勛同組姓名主要內(nèi)容要求產(chǎn)生3 個進(jìn)程：1、 兩個進(jìn)程模擬需要進(jìn)入臨界區(qū)的用戶進(jìn)程，當(dāng)需要進(jìn)入臨界區(qū)時，顯示：“進(jìn)程x請求進(jìn)入臨界區(qū)”，同時向管理進(jìn)程提出申請；申請返回，表示進(jìn)入了臨界區(qū)。在臨界區(qū)中等待一段隨機(jī)時間，并顯示：“進(jìn)程x 正在臨界區(qū)

2、”；當(dāng)時間結(jié)束，顯示：“進(jìn)程x 退出臨界區(qū)”,同時向管理進(jìn)程提出退出申請；當(dāng)申請返回，顯示：“進(jìn)程x 已退出臨界區(qū)?！?、一個進(jìn)程作為原語的管理進(jìn)程，接受其他進(jìn)程的臨界區(qū)進(jìn)入請求：如果允許進(jìn)入，則設(shè)置相應(yīng)變量，然后返回；如果不允許進(jìn)入，則進(jìn)入循環(huán)等待，直到允許為止；3、對臨界區(qū)的訪問應(yīng)遵循空閑讓進(jìn)、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待的準(zhǔn)則。4、進(jìn)程間通信可以采用信號、消息傳遞、管道或網(wǎng)絡(luò)通信方式。任務(wù)要求理解多進(jìn)程共享臨界資源的原理，并編程實現(xiàn)參考文獻(xiàn)任滿杰等操作系統(tǒng)原理實用教程 電子工業(yè)出版社 2006湯子瀛 計算機(jī)操作系統(tǒng)（修訂版）西安電子科技大學(xué)出版社 2001張堯?qū)W 史美林計算機(jī)操作系統(tǒng)教程

3、實驗指導(dǎo) 清華大學(xué)出版社 2000 羅宇等 操作系統(tǒng)課程設(shè)計機(jī)械工業(yè)出版社 2005審查意見指導(dǎo)教師簽字：教研室主任簽字： 2015 年 7 月 6 日 說明：本表由指導(dǎo)教師填寫，由教研室主任審核后下達(dá)給選題學(xué)生，裝訂在設(shè)計（論文）首頁信息科學(xué)與工程 學(xué)院課程設(shè)計成績評價表課程名稱：操作系統(tǒng)原理設(shè)計題目：編程模擬多進(jìn)程共享臨界資源專業(yè)： 軟件工程 班級：軟件1301 姓名：理金龍 學(xué)號：6序號評審項目分 數(shù)滿分標(biāo)準(zhǔn)說明1內(nèi) 容思路清晰，語言表達(dá)準(zhǔn)確，概念清楚，論點正確；設(shè)計方法科學(xué)，分析歸納合理；結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)，設(shè)計有應(yīng)用價值。任務(wù)飽滿，工作量適中2創(chuàng) 新內(nèi)容新穎，設(shè)計能反映新技術(shù)，對前人工作有改進(jìn)

4、或突破，或有獨特見解3完整性、實用性整體構(gòu)思后合理，理論依據(jù)充分，設(shè)計完整，實用性強(qiáng)4數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，算法設(shè)計合理5規(guī) 范 性設(shè)計格式、繪圖、實驗數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)用等符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定6紀(jì) 律 性遵守課程設(shè)計紀(jì)律，聽從指導(dǎo)教師安排，設(shè)計過程態(tài)度認(rèn)真7答 辯準(zhǔn)備充分，思路清晰、論點正確、對設(shè)計方案理解深入，問題回答有理有據(jù)，簡明正確總 分綜合意見 指導(dǎo)教師 2015 年 7 月 12 日專心-專注-專業(yè)1 需求分析1、要求產(chǎn)生至少3個進(jìn)程：2、兩個進(jìn)程模擬需要進(jìn)入臨界區(qū)的用戶進(jìn)程，當(dāng)需要進(jìn)入臨界區(qū)時，顯示：“進(jìn)程x請求進(jìn)入臨界區(qū)”，同時向管理進(jìn)程提出申請；在臨界區(qū)中等待一段隨機(jī)時間，并顯示

5、：“進(jìn)程x正在臨界區(qū)”；當(dāng)時間結(jié)束，顯示：“進(jìn)程x退出臨界區(qū)”,同時向管理進(jìn)程提出退出申請。3、一個進(jìn)程作為原語級管理進(jìn)程，接受其他進(jìn)程的臨界區(qū)進(jìn)入請求：如果允許進(jìn)入，則設(shè)置相應(yīng)變量，然后返回；如果不允許進(jìn)入，則進(jìn)入循環(huán)等待，直到允許為止；4、對臨界區(qū)的訪問應(yīng)遵循空閑讓進(jìn)、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待的準(zhǔn)則。5、進(jìn)程間通信可以采用信號、消息傳遞、管道或網(wǎng)絡(luò)通信方式。2 概要設(shè)計2.1 其中包含兩個重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：2.11 臨界區(qū)：Struct crform Int sem; /臨界區(qū)的信號量值sem Int head; /臨界區(qū)等待隊列的頭，指向的是最先到的進(jìn)程 Int tail; /臨界區(qū)等

6、待隊列的尾，指向的是進(jìn)入等待隊列的進(jìn)程 Int duilie20; /存放的是等待的進(jìn)程的信息，以便喚醒待cr;Cr.sem=1; /初始臨界區(qū)信號量必須為一，因為只允許一個進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)Cr.head=0; /初始時指向等待隊列的第一個單元Cr.tail=0;2.12 消息隊列：Struct msgform Long msgtype; /消息的類型，在取消息隊列時用于區(qū)分哪些是該取的信息 Int mtext; /信息的內(nèi)容，在這里是申請|退出進(jìn)程的信息;2.2 進(jìn)程創(chuàng)建和控制：fork（）系統(tǒng)調(diào)用： 關(guān)鍵的語句：int x,y;while(x=fork()=-1);/創(chuàng)建子進(jìn)程1if(x=0

7、) /子進(jìn)程1執(zhí)行程序段else while(y=fork()=-1); if(y=0) /子進(jìn)程2執(zhí)行程序段 else /父進(jìn)程執(zhí)行程序段2.3設(shè)計流程圖：圖1 用戶進(jìn)程流程圖圖 管理進(jìn)程圖3 申請進(jìn)入臨界區(qū)處理子進(jìn)程圖4 申請退出處理子程序3 運(yùn)行環(huán)境3.1 linux操作系統(tǒng)3.2 Gcc編譯器4 開發(fā)工具和編程語言4.1 開發(fā)工具：Gcc編譯器4.2 編程語言：C語言5 詳細(xì)設(shè)計子函數(shù)一：void into()/申請進(jìn)入臨界區(qū) struct msgform msg;key_t hh=ftok("OSP.c",1); int msgqid=msgget(hh,0666

8、|IPC_CREAT); cr.sem-;/一旦申請進(jìn)入臨界區(qū)就得減1 msgrcv(msgqid,&msg,4,1,0);/接收消息-申請進(jìn)入進(jìn)程發(fā)送的類型為1 msg.msgtype=(long)msg.mtext;/并把接收到的消息內(nèi)容作為回饋消息的消息類型 if(cr.sem>=0)/判斷此時進(jìn)程的狀態(tài)，sem>=0 可以獲得臨界區(qū) if(msg.mtext=3) printf("進(jìn)程1： 進(jìn)入臨界區(qū)n"); else printf("進(jìn)程2： 進(jìn)入臨界區(qū)n"); msg.mtext=1;/現(xiàn)在允許進(jìn)入，發(fā)送內(nèi)容為1的消息給申

9、請進(jìn)程 msgsnd(msgqid,&msg,sizeof(int),0); Else/到等待隊列 if(msg.mtext=3) printf("進(jìn)程1： 進(jìn)入等待隊列n"); else printf("進(jìn)程2： 進(jìn)入等待隊列n"); cr.duiliecr.tail=msg.mtext; cr.tail+; if(cr.tail=20) cr.tail=0; msg.mtext=-1; msgsnd(msgqid,&msg,sizeof(int),0);/若臨界區(qū)忙，發(fā)送進(jìn)入等待隊列的消息給申請進(jìn)入的進(jìn)程 子函數(shù)二：void out(

10、)/申請退出臨界區(qū) struct msgform msg; key_t hh=ftok("OSP.c",1); int msgqid=msgget(hh,0666|IPC_CREAT); msgrcv(msgqid,&msg,4,2,0);/從消息隊列上取下申請退出的消息 cr.sem+; if(cr.tail!=cr.head)/查看等待隊列中是否有等待進(jìn)入臨界區(qū)的隊列 /有則喚醒等待隊列中等待的進(jìn)程，并允許申請退出的進(jìn)程退出 if(msg.mtext=3) printf("進(jìn)程1： 退出臨界區(qū)n"); else printf("進(jìn)程

11、2： 退出臨界區(qū)n"); msg.msgtype=msg.mtext; msg.mtext=0; msgsnd(msgqid,&msg,sizeof(int),0); int pid2=cr.duiliecr.head; cr.head+; if(cr.head=20) cr.head=0; msg.mtext=1; msg.msgtype=pid2; if(pid2=3) printf("進(jìn)程1： 進(jìn)入臨界區(qū)n"); else printf("進(jìn)程2： 進(jìn)入臨界區(qū)n"); msgsnd(msgqid,&msg,sizeof(i

12、nt),0); else /如果等待隊列上沒有等待進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程，直接向申請退出的進(jìn)程發(fā)送消息，允許退出 if(msg.mtext=3) printf("進(jìn)程1： 退出臨界區(qū)n"); else printf("進(jìn)程2： 退出臨界區(qū)n"); msg.msgtype=msg.mtext; msg.mtext=0; msgsnd(msgqid,&msg,sizeof(int),0); 6 調(diào)試分析在作這個課題過程中遇到了主要的這樣幾個問題：u 消息隊列不能正常使用錯誤原因1： 消息隊列沒有建立成功解決辦法： 在用消息隊列之初先刪除這個隊列，然后再建立

13、使用錯誤原因2： 取到的結(jié)果總出現(xiàn)錯誤，沒有統(tǒng)一的消息類型解決辦法： 定制統(tǒng)一的消息類型規(guī)則，依照規(guī)則使用消息類型錯誤原因3： 進(jìn)程需要的消息已經(jīng)被取走，使得進(jìn)程停留在取消息這一步不向下執(zhí)行解決辦法： 是程序邏輯上的問題，仔細(xì)查看程序流程并操控好使得可以處于正常邏輯u 申請到臨界區(qū)退出臨界區(qū)顯示滯后（如有時會顯示“進(jìn)程一 獲得臨界區(qū)”然后“進(jìn)程二 退出臨界區(qū)”）錯誤原因: 在管理進(jìn)程中已經(jīng)將臨界區(qū)狀態(tài)修改為空閑，卻沒有顯示哪個進(jìn)程退出臨界區(qū)，這個退出的信息必須等到子進(jìn)程上cpu時才會顯示出來，而這中間有別的進(jìn)程上cpu執(zhí)行申請的操作，就會獲得臨界區(qū)，就會顯示“進(jìn)程獲得臨界區(qū)”，在此后退出臨界區(qū)

14、的進(jìn)程才上cpu顯示“退出臨界區(qū)”。解決辦法： 將顯示放到管理進(jìn)程中，一旦有進(jìn)程獲得臨界區(qū)或者退出臨界區(qū)就做出顯示。7 測試結(jié)果測試數(shù)據(jù)：1，0； 1，2測試截圖：圖5 開始界面圖6 主程序運(yùn)行界面圖7 輸入1，暫停運(yùn)行圖8 輸入0，程序繼續(xù)運(yùn)行圖9 輸入2，程序退出運(yùn)行參考文獻(xiàn)1 任滿杰等操作系統(tǒng)原理實用教程 電子工業(yè)出版社 20062 湯子瀛 計算機(jī)操作系統(tǒng)（修訂版）西安電子科技大學(xué)出版社 20013 張堯?qū)W 史美林計算機(jī)操作系統(tǒng)教程實驗指導(dǎo) 清華大學(xué)出版社 2000 4 羅宇等 操作系統(tǒng)課程設(shè)計機(jī)械工業(yè)出版社 20055 賽奎春、張雨 編著，Visual C+ 工程應(yīng)用與項目實踐，海洋出

15、版社，2005.1心得體會這次操作系統(tǒng)課設(shè)給了我很大的啟發(fā)和提高。一直以來自己我的編程基礎(chǔ)不太好，常出現(xiàn)邏輯混亂，不注重細(xì)節(jié)問題，在這門課中我有了更深的理解；科學(xué)是不允許錯誤的，需要認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。也正是因為如此我才有了進(jìn)步。理論聯(lián)系實際，總會有更深刻的收獲，通過這樣的實際思考，動手修改操作，對理論有了深層次的理解，更加證實了理論，打消了心中不切實際的一些想法。慢慢的會形成自己的一個實際經(jīng)驗，為日后的工作學(xué)習(xí)打下心里和知識上的基礎(chǔ)。小學(xué)期的課程真是緊張而又充實，確實是收獲很多，心中也增加了幾分自信，對未來的工作有更大的信息。程序源代碼（工程）第一部分：OSP.c#include <std

16、io.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <signal.h>#include <sys/types.h>#include <sys/msg.h>#include <sys/ipc.h>#include "ran.h"#define MSGKEY struct crform int sem; int head; int tail; int duilie20; cr;struct msgform long msgtype; int mte

17、xt; ;void into();void out();int main(void) puts("*提示信息*n");puts("在程序運(yùn)行過程中：n");puts("-輸入 0 繼續(xù)運(yùn)行程序n");puts("-輸入 1 暫停運(yùn)行程序n");puts("-輸入 2 退出程序n");puts("*n");int ppid=getpid();cr.sem = 1; cr.head=0; cr.tail=0;struct ShMeint num;int flags;int p1;

18、int p2;int shmid=shmget(IPC_PRIVATE,1024,0666|IPC_CREAT);if(shmid=-1)printf("共享內(nèi)存區(qū)創(chuàng)建錯誤-n");exit(0); pid_t id = fork(); if (id<0) printf("新進(jìn)程創(chuàng)建錯誤！ 2秒后自動退出。n"); sleep(2); exit(0); else if (id=0) pid_t id2 = fork(); if(id2<0) printf("新進(jìn)程創(chuàng)建錯誤！ 2秒后自動退出。n"); sleep(2); e

19、xit(0); else if (id2=0) struct msgform msg; key_t hh=ftok("OSP.c",1); int msgqid=msgget(hh,0666|IPC_CREAT); struct ShMe * addr; addr=(struct ShMe*)shmat(shmid,0,0); if(addr=(struct ShMe*)-1) printf("映射內(nèi)存錯誤1-n"); int flags=0; flags=addr->flags; (*addr).p1=getpid(); while(flags=

20、1|flags=0) if(flags=0) int q=10; msg.mtext=3; msg.msgtype=1; printf("進(jìn)程1: 申請進(jìn)入臨界區(qū)n"); msgsnd(msgqid,&msg,sizeof(int),0); kill(ppid,10); while(q>0) msgrcv(msgqid,&msg,sizeof(int),3,0); int m=msg.mtext; if(m=1) printf("進(jìn)程1: 進(jìn)入共享內(nèi)存區(qū)n"); int ny=addr->num; int dg=rannum(

21、); int uh=0; for(uh=0;uh<dg;uh+) ny+; ny=ny%(99999-10000+1)+10000; (*addr).num=ny; msg.msgtype=2; msg.mtext=3; printf("進(jìn)程1: 申請退出臨界區(qū)n"); msgsnd(msgqid,&msg,sizeof(int),0); kill(ppid,12); continue; else if(m=-1) q-; else if(m=0) int bb=rannum()%5; sleep(bb); flags=addr->flags; brea

22、k; else int bb=rannum()%5; sleep(bb); flags=addr->flags; else struct msgform msg; key_t hh=ftok("OSP.c",1); int msgqid=msgget(hh,0666|IPC_CREAT); struct ShMe * addr; addr=(struct ShMe*)shmat(shmid,0,0); if(addr=(struct ShMe*)-1) printf("映射內(nèi)存錯誤1-n"); int flags=0; flags=addr->

23、;flags; (*addr).p2=getpid(); while(flags=1|flags=0) if(flags=0) int q=10; msg.mtext=4; msg.msgtype=1; printf("進(jìn)程2: 申請進(jìn)入臨界區(qū)n"); msgsnd(msgqid,&msg,sizeof(int),0); kill(ppid,10); while(q>0) msgrcv(msgqid,&msg,sizeof(int),4,0); int m=msg.mtext; if(m=1) printf("進(jìn)程2: 進(jìn)入臨界區(qū)n"

24、;); int ny=addr->num; int dg=rannum(); int uh=0; for(uh=0;uh<dg;uh+) ny+; ny=ny%(99999-10000+1)+10000; (*addr).num=ny; msg.msgtype=2; msg.mtext=4; printf("進(jìn)程2: 申請退出臨界區(qū)n"); msgsnd(msgqid,&msg,sizeof(int),0); kill(ppid,12); continue; else if(m=-1) q-; else if(m=0) int bb=rannum()%5

25、; sleep(bb); flags=addr->flags; break; else int bb=rannum()%5; sleep(bb); flags=addr->flags; else key_t hh=ftok("OSP.c",1); int msgqid=msgget(hh,0666|IPC_CREAT); struct ShMe * addr; addr=(struct ShMe*)shmat(shmid,0,0); if(addr=(struct ShMe*)-1) printf("映射內(nèi)存錯誤3-n"); (*addr).

26、num=999; (*addr).flags=0; int flags=0; signal(10,into); signal(12,out); scanf("%d",&flags); while(flags=0 | flags=1) (*addr).flags=flags; scanf("%d",&flags); if(flags=2) (*addr).flags=flags; wait(addr->p1); wait(addr->p2); if(shmdt(addr)=-1) printf("共享內(nèi)存與控制進(jìn)程斷開

27、錯誤.n"); if(shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL)=-1) printf("shmctl delete errorn"); msgctl(msgqid,IPC_RMID, 0); printf("*程序退出n"); return EXIT_SUCCESS;void into() struct msgform msg;key_t hh=ftok("OSP.c",1); int msgqid=msgget(hh,0666|IPC_CREAT); cr.sem-; msgrcv(msgqid,&m

28、sg,4,1,0); msg.msgtype=(long)msg.mtext; if(cr.sem>=0) if(msg.mtext=3) printf("進(jìn)程1: 進(jìn)入臨界區(qū)n"); else printf("進(jìn)程2: 進(jìn)入臨界區(qū)n"); msg.mtext=1; msgsnd(msgqid,&msg,sizeof(int),0); else if(msg.mtext=3) printf("進(jìn)程1: 進(jìn)入等待隊列n"); else printf("進(jìn)程2: 進(jìn)入等待隊列n"); cr.duiliecr.tail=msg.mtext; cr.tail+; if(cr.tail=20) cr.tail=0; msg.mt