DDD操作系统实验（六）

实验目的

• 理解进程同步与进程互斥的概念。
• 学会使用peterson算法、PV信号量方法解决进程同步与互斥问题。

实验内容

第一步：我们假设一种最简单producer-consumer的情况：
当前系统中有两个进程在并发执行，它们分别是producer与consumer。其中，producer与consumer共享变量counter，它们分别对counter进行了修改。附件simple_producer_consumer_peterson.c给出了这样的一种情形。

• A. 运行该程序会出现什么后果？
• B. 请使用peterson算法解决该问题。
• C. 你的系统是如何调度peterson算法的？这个结果是否符合预期？

第二步：其实，我们可以使用更简单的系统调用来完成上述互斥问题。
只要定义一个互斥量mutex，然后使用系统的线程锁就可以完成上述事情。
可以参考下面的做法:

• pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
• pthread_mutex_lock(&mutex);
• pthread_mutex_unlock(&mutex);

现在你可以试着将上面的peterson算法换成线程锁。

第三步：现在，我们来尝试更复杂的producer-consumer的情况
当前系统中有P_NUM+C_NUM个进程在并发执行，它们分别是P_NUM个producer与C_NUM个consumer。其中，producer与consumer共享一个buffer，buffer的深度是BUF_SIZE。我们要求：一次只能有一个进程访问buffer，buffer满时不可以写，buffer空时不可以读。

现在，你可以思考下用信号量如何解决上述问题，然后参考我们的附件代码“complicated_producer_consumer.c”，观察参考代码是如何利用信号量解决问题。本部分需要你观察、运行所给的代码，掌握如何使用信号量解决进程同步问题。这个代码尽管能够实现所述功能，但也有点问题，欢迎同学们指出并完善它。

第四步：请将你的学号最后1位数字数模5，得到的结果对应接下来你需要解决的问题的序号，要根据PPT要求的输入输出来完成。如果对应的问题在PPT中没有要求，则需要自定义输入输出格式，保证整洁简单。可以在应做题目之外选择多做一题，有加分。

1. 读者-写者问题，读者优先（PPT中有格式定义要求）
2. 读者-写者问题，公平竞争（PPT中有格式定义要求）
3. 读者-写者问题，写者优先（PPT中有格式定义要求）
4. 哲学家进餐问题（需要用两种方法完成）
5. 理发师问题

实验结果

第一步

1. 原代码运行结果及分析
   

2. 你的运行结果及分析

int counter;
int turn=0;
int flag[2];
void *producer(void *param){
   
   
        flag[0] = 1;
        turn = 1;
        while(flag[1] && turn==1);
        int i;
        int a;
        for (i=0;i<10;i++){
   
   
                a=counter;
                sleep_rand_time();//or sleep(1);
                counter=a+1;
                printf(