《操作系统》课程设计--基于信号量与PV操作同步机制的读者写者问题的设计与实现

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1、操作系统课程设计报告 姓名 学号 级 11 级 八班 八组 实验室： A108 提交日期 8 月 30 日 成绩 指导教师 实验题目：基于信号量与 P/V 操作同步机制的读者/写者问题的设计与实现 实验要求：功能要求 (1)设置读者、写者个数输入（界面） ；实现读者、写者进程的动态创建； (2)用信号量与 P/V 操作同步机制实现写者优先的读者/写者问题。 (3)设计并实现运行结果（界面）包括： 动态显示多个读者或一个写者的读/写操作互斥状态： 显示正在进行读或写操作的进程，以及等待读或写操作的进程； 动态显示写者优先的过程： 即当有读者进程在读时，有写者进程要求写操作，后续的读者进程应该等待

2、；并且当读 操作的读者进程结束读操作后，等待的写者进程应能立即进行写操作。设计相应的等待队列 所需数据结构： CRITICAL_SECTION cs_Read; /临界区 cs-Read HANDLE h_Mutex1; /句柄，方便指向互斥对象 ThreadInfo thread_infoMAX_THREAD_NUM /线程数组 struct ThreadInfo /定义结构体 int serial; /线程序号 char entity; /线程类别(判断是读者还是写者线程) double delay; /线程延迟时间 double persist; /线程读写操作时间 ; 4 相关 API

3、 函数 CreateThread()在调用进程的地址空间上创建一个线程 ExitThread()用于结束当前线程 Sleep()可在指定的时间内挂起当前线程 CreateMutex()创建一个互斥对象，返回对象句柄 OpenMutex()打开并返回一个已存在的互斥对象句柄，用于后续访问 ReleaseMutex()释放对互斥对象的占用，使之成为可用 WaitForSingleObject()可在指定的时间内等待指定对象为可用状态 InitializeCriticalSection()初始化临界区对象 EnterCriticalSection()等待指定临界区对象的所有权 LeaveCritic

4、alSection()释放指定临界区对象的所有权 算法设计： 读者写者问题为了保证共享数据的完整性要求： R-R 可以同时：读者不修改数据，不影响其它进程，可同时。 R-W 不可同时：有读者，不能有写者；有写者，不能有读者。 W-W 不可同时：如果同时写，数据是不确定的。考虑到写者优先，即当有读者进程在读时， 有写者进程要求写操作， 后续的读者进程应该等待； 并且当读操作的读者进程结束读操作后， 等待的写者进程应能立即进行写操作。 两个临界区： 构筑读者进程写着进程的临界区，一起数据可以同时被多个读者和写者共享使用，要求保证 读者写者互斥使用，所以，在读者进程中，使用数据的程序段应该构成临界区

5、，在写者进程 中，使用的数据的程序段应该构成临界区，所以，设置了两个临界区，读者临界区和写者临 界区。 三个互斥对象： 写者优先一旦有一个写者到来时，应该尽快让写者进行写，如果有一个写者在等待，则新到 的读者操作不能读操作， 为此添加一个整型变量 writecount,记录写者的数目， 当 writecount=0 时才可以释放读者进行读操作！ 为了实现对全局变量 writecount 的互斥访问， 设置了一个互 斥对象 Mutex3。为了实现写者优先，设置一个临界区对象,当有写者在写或等待时，读者必 须阻塞在临界区对象上。读者除了要一个全局变量 readcount 实现操作上的互斥外，还需要

6、 一个互斥对象对阻塞在这一个过程实现互斥，这两个互斥对象分别为 mutex1 和 mutex2。 流程图： 任务分工及各分工实现方法： 我负责的是读者进程， 编写了一个 WP_ReaderThread(void *p)函数来实现这个功能。 传入 一个结构体指针 p，将线程结构体中的线程信息读出参数，按随机数产生的时间实现随机延 迟 。 此 时 读 者 想 要 进 去 读 临 界 区EnterCriticalSection( ， 便 使 用 wait_for_mutex1=WaitForSingleObject(h_Mutex1,-1)和 ReleaseMutex(h_Mutex1);对此进行监控。 读 者 进 入 临 界 区 后 ， 读 者 队 列 里 读 者 数 增 加 ， readcount+ ， 故 需 要 wait_for_mutex2=WaitForSingleObject(h_Mute