生产者消费者问题实验报告

操作系统课程设计实验报告实验名称：生产者消费者问题姓名/学号：一、实验目的以生产者和消费者问题为例，学习Linux和Windows下进程通信、同步机制的具体实现方法，主要是信号量和共享内存。熟悉相关系统API的用法。二、实验内容使用共享内存和信号量机制来实现多个生产者/消费者进程间的通信和同步。要求在Linux和Windows下分别实现。缓冲区大小为3，初始为空。2个生产者，随机等待一段时间，往缓冲区添加数据，重复6次。3个消费者，重复4次。三、实验环境Ubuntu10.10,GCC;Windows7,VC6.0;四、程序设计与实现1.Linux下：(1)数据结构：a.共享内存定义为一个结构，使得其数据成员更清晰且操作变得简单。b.共享缓冲区采用循环队列的数据结构，由上面的结构structbuf{intstart;intend;intinfo[BUF_NUM];}维护。其中start为队头指针，end为队尾指针，info为数据区域。(2)算法：大致由三个模块组成：a.主程序(main)：i.创建信号量、共享内存并进行初始化ii.创建生产者、消费者进程，生产者执行pro_fun()，消费者执行con_fun()iii.等待所有子进程的结束iv.删除信号量、共享内存b.生产者进程(pro_fun)：i.通过key获得信号量、共享内存的ID，将内存添加到自己的地址空间ii.P(empty)，P(mutex)，Add(data)，V(mutex)，V(full)iii.解除和共享内存的关联c.消费者进程(con_fun)：i.通过key获得信号量、共享内存的ID，将内存添加到自己的地址空间ii.P(full)，P(mutex)，Add(data)，V(mutex)，V(empty)iii.解除和共享内存的关联d.循环队列部分：加入数据：info[end]=value;end=(end+1)%3;取出数据：temp=info[start];info[start]=0;(start=start+1)%3;returntemp;(3)程序流程图：a.主函数：b.生产者进程：c.消费者进程和生产者类似4.Windows下：(1)数据结构：和Linux大致相同(2)算法：a.创建的子进程调用正在执行的文件本身，通过main函数的参数区分主进程和生产者、消费者进程。b.主进程、消费者、生产者进程的流程和Linux类似，只是系统调用的函数不同。五、实验结果和分析1.Linux：显示内容的格式为：时间--生产（消费）者进程ID加入（取走）一数据--缓冲区状态如图，由缓冲区状态可知，生产者消费者进程实现了互斥访问共享缓冲区，且在缓冲区为空时，消费者等待，缓冲区满时，生产者等待。由于题目设定生产12次消费12次，故最后缓冲区为空。2.Windows：显示内容格式为：时间--Iadd(get)adata--缓冲区状态。共享内存为0时表示无数据，为1时表示有数据。如图，达到了预期目标。五、讨论、心得1.共享内存定义为结构会简化操作。2.主进程应等待子进程结束后再销毁信号量及共享内存，不然会出现错误。3.Windows下的没有特定的P操作函数，而是由WaitForSingleObject()来实现。4.主进程不应传给子进程任何同步对象的信息，而不同的子进程得到相同的信号量是由key（Linux）及name（Windows）来实现的。5.创建子进程有两种方式，一种是调用另外的可执行文件，一种是只有主进程一个可执行文件，在第二种方式中只要主进程不传给子进程任何信息，两种方式本质上是相同的。6.Windows下打开句柄一定不要忘记释放。