1、 操作系统课程设计操作系统课程设计 说说 明明 书书 学学 院 、 系院 、 系 ： 软件学院 专专 业业： 软件工程 学学 生生 姓姓 名：名： 学学 号：号： 设设 计计 题题 目目： 基于 Linux 的实现进程的信号量互斥申请 起起 迄迄 日日 期期: 2013 年 11 月 22 日- 2013 年 12 月 6 日 指指 导导 教教 师师: 2013 年 11 月 6 日 1 1 需求分析需求分析 基于 Linux 的进程同步与通信的模拟实现需要完成以下功能: （1）创建进程：手动创建几个进程，或者随即创建几个进程，都在界面上完成；要求 包括进程的名称（不能重复） 、执行时间和申请
2、资源的等待时间等。在同一时刻可 能有多个进行在内存申请某资源，即可以输入多个进程的资源申请。 （2）3 类临界资源的管理，包括申请以及分配等。分别通过信号量实现或者管程实现。 （3）银行家算法，判断是否可以进行资源的分配。 基于以上的功能，可以使用户选择操作，模拟临界资源的管理和银行家算法。 目的：实现临界资源的管理及死锁的避免。 2 总体设计总体设计 进程同步与模拟实现系统分为 4 个模块： 输入输出， 进程对资源的随机申请及分配， 临界资源管理，银行家算法避免死锁。 输入输出：包括系统运行所需要的进程的名称，执行时间，申请资源的等待时间，进程对 资源的需要量等信息以及系统所要显示出的进程的
3、创建信息， 资源的分配信息， 进行执行信 息，进行动态申请资源信息等。 进程对资源的随机申请及分配：根据所输入的进程、资源、以及进程对资源的最大申请情 况， 随机产生进程当前对资源的申请， 输出相应的分配信息与进程执行信息并调用银行家算 法对进程的资源申请进行判断。 临界资源的管理：创建相应个数的进程，完成进程的并发执行，使用互斥信号量使各进程 互斥的进入各自的临界区对资源进行申请，进程执行完毕后，互斥的对资源进行恢复。 银行家算法避免死锁： 对当前进程对资源的申请利用银行家算法进行判断， 看系统分配后 是否处于安全状态，若处于安全状态，则将资源分配给进程，并输出分配信息，否则对不予 以分配。
4、 3 3详细设计详细设计 在该系统中我主要实现了银行家算法中随机分配的模块,该模块中主要使用了数组的 数据结构. 3.1 随机分配算法： 3.1.1 首先： 定义了一个结构体 y 其中放置了 Max 数组中申请资源量大于 0 的资源。（包 2 括进程下标，资源下标，进程是否对资源申请过的信号量，该资源是否已经被申请完 的信号量） 。再定义一个数组 col。用来存放第 m 个进程中过滤（去除申请资源量为 0）的资源数。 3.1.2 （1）遍历 Max 数组对二维 Y 数组和一维 col 数组进行初始化：生成一个去除了 申请量为 0 的新的二维结构体数组（记录有进程下标和资源下标） 。col 中放
5、置新的 Y 数组对应的信息（每个进程申请资源数） 。 产生随机进程 x 该进程没有执 行完毕 否 产生新随机资源 否 产生随机 Request 量 该进程未生成完所需 本次循环中未申请过， 资源可用， 进程对此资 调用银行家算法处理 进程/资源未执行完毕 结束 释放该进程使用的资源 开始 3 还可以进行遍历，筛选并记录各进程对所有资源的最大申请量大于 0 的元素信息 3.2 数据结构 struct zy char type; /资源的名称 int n; /资源的数量 ; struct jc char name; /名称 int runtime; /执行时间 int waittime; /等待时
6、间 int typenum; /进程所申请的资源数 struct zy r5; /所申请资源的信息 ; struct y int flag; /标志，0：未出现过的资源， （进程 a 申请资源 B 1 个资源 B 1 个）1： 该资源已申请 int index; /资源下标 int tr; /进程的下标 int flag1; /1：该资源不能再申请；0：该资源还可以申请 Y10NUM; struct jc JC5; struct zy ZYNUM; /每种资源的名称及数量 3.3 核心代码 /对整个二维数组 Y 进行遍历 int judge_pro(int m, int p10) int i, j; for (i = 0; i m; i+) for (j = 0; j pi; j+) if (!(Yij.flag1) 4 return 1; /只要有 1 个进程的 1 种资源未申请完，则返回 1 return 0; /仅当所有进程
