生产者消费者模拟程序

#include   "unistd.h" 
#include   "sys/types.h" 
#include   "sys/wait.h" 
#include   "sys/shm.h" 
#include   "sys/ipc.h" 
#include   "sys/sem.h" 
#include   "stdio.h" 
#include   "stdlib.h" 


#define   PERM   IPC_CREAT|0777 


int   main() 
{   
    int   semfull; 
    int   semempty; 
    int   semmutexp;   
    int   semmutexc; 
    int   shmid; 
    struct   sembuf   semwait; 
    struct   sembuf   semsignal; 

    semwait.sem_num=0; 
    semwait.sem_op=-1; 
    semwait.sem_flg=0; 

    semsignal.sem_num=0; 
    semsignal.sem_op=1; 
    semsignal.sem_flg=0; 

    if((shmid=shmget(IPC_PRIVATE,sizeof(int)*13,PERM))==-1) 
    { 
        printf("Create   Share   Memory   Error."); 
        exit(1); 
    } 


    semfull=semget(IPC_PRIVATE,1,PERM); 
    int   j; 
    for(j=0;j<10;j++) 
    { 
        semop(semfull,&semsignal,1); 
    } 

    semempty=semget(IPC_PRIVATE,1,PERM);

    semmutexp=semget(IPC_PRIVATE,1,PERM);
    semop(semmutexp,&semsignal,1); 

    semmutexc=semget(IPC_PRIVATE,1,PERM); 
    semop(semmutexc,&semsignal,1); 

    int   child1,child2,child3,child4; 
    int   *shm_addrp1,
          *shm_addrp2,
          *shm_addrc1,
          *shm_addrc2,
          *shm_main; 

    shm_main=(int   *)shmat(shmid,0,0); 
    shm_main[12]=0; 


    if((child1=fork())==0) 
    { 

        shm_addrp1=(int*)shmat(shmid,0,0); 
        shm_addrp1[10]=0; 
        int   i; 
        for(i=1;i<=1000;i++) 
        { 
            semop(semfull,&semwait,1); 
            semop(semmutexp,&semwait,1); 

            printf("%d   :   Produce   %d   into   shm_addr[%d]./n",getpid(),i,shm_addrp1[10]); 
            shm_addrp1[shm_addrp1[10]]=i; 
            shm_addrp1[10]=(shm_addrp1[10]+1)%10; 

            semop(semempty,&semsignal,1); 
            semop(semmutexp,&semsignal,1); 
        } 
        shmdt(shm_addrp1); 
        exit(0); 
    } 
    else 
    { 
        if((child2=fork())==0) 
        { 

            shm_addrc1=(int*)shmat(shmid,0,0); 
            shm_addrc1[11]=0; 
            int   i; 
            for(i=1;i<=1000;i++) 
            { 
                semop(semempty,&semwait,1); 
                semop(semmutexc,&semwait,1);

                shm_addrc1[12] += shm_addrc1[shm_addrc1[11]]; 
                printf("%d   :   Consumer   %d   from   shm_addr[%d],sum=%d/n",getpid(),shm_addrc1[shm_addrc1[11]],shm_addrc1[11],shm_addrc1[12]); 
                shm_addrc1[11]=(shm_addrc1[11]+1)%10; 

                semop(semfull,&semsignal,1); 
                semop(semmutexc,&semsignal,1); 
            } 
            shmdt(shm_addrc1); 
            exit(0); 
        } 
        else 
        { 
            if((child3=fork())==0) 
            { 

                shm_addrc2=(int*)shmat(shmid,0,0); 
                shm_addrc2[11]=0; 
                int   i; 
                for(i=1;i<=1000;i++) 
                { 
                    semop(semempty,&semwait,1); 
                    semop(semmutexc,&semwait,1);

                    shm_addrc2[12]+=shm_addrc2[shm_addrc2[11]]; 
                    printf("%d   :   Consumer   %d   from   shm_addr[%d],sum=%d/n",getpid(),shm_addrc2[shm_addrc2[11]],shm_addrc2[11],shm_addrc2[12]); 
                    shm_addrc2[11]=(shm_addrc2[11]+1)%10; 

                    semop(semfull,&semsignal,1); 
                    semop(semmutexc,&semsignal,1); 
                } 
                shmdt(shm_addrc2); 
                exit(0); 
            } 
            else 
            {     
                if((child4=fork())==0) 
                { 

                    shm_addrp2=(int*)shmat(shmid,0,0); 
                    shm_addrp2[10]=0; 
                    int   i; 
                    for(   i=1;i<=1000;i++) 
                    { 
                        semop(semfull,&semwait,1); 
                        semop(semmutexp,&semwait,1);

                        printf("%d   :   Produce   %d   into   shm_addr[%d]./n",getpid(),i,shm_addrp2[10]); 
                        shm_addrp2[shm_addrp2[10]]=i; 
                        shm_addrp2[10]=(shm_addrp2[10]+1)%10;

                        semop(semempty,&semsignal,1); 
                        semop(semmutexp,&semsignal,1); 
                    } 
                    shmdt(shm_addrp2); 
                    exit(0); 

                } 
                else 
                { 
                    waitpid(child1,NULL,0); 
                    waitpid(child2,NULL,0); 
                    waitpid(child3,NULL,0); 
                    waitpid(child4,NULL,0); 

                    semctl(semfull,2,IPC_RMID,0); 
                    semctl(semempty,2,IPC_RMID,0); 
                    semctl(semmutexp,2,IPC_RMID,0); 
                    semctl(semmutexc,2,IPC_RMID,0);

                    shmdt(shm_main); 

                    shmctl(shmid,IPC_RMID,0); 

                    return   0; 
                } 

            } 
        } 

    } 
}   
一、 课程设计目的 在多道程序环境下,进程同步问题十分重要,通过解决“生产者-消费者”问题,可以帮助我们更好的理解进程同步的概念及实现方法。掌握线程创建和终止的方法,加深对线程和进程概念的理解,会用同步与互斥方法实现线程之间的进行操作。 在学习操作系统课程的基础上,通过实践加深对进程同步的认识,同时,可以提高运用操作系统知识解决实际问题的能力;锻炼实际的编程能力、创新能力及团队组织、协作开发软件的能力;还能提高调查研究、查阅技术文献、资料以及编写软件设计文档的能力。 二、 课程设计内容 模拟仿真“生产者-消费者”问题的解决过程及方法。 三、 系统分析与设计 1、 系统分析 在OS中引入进程后,虽然提高了资源的利用率和系统的吞吐量,但由于进程的异步性,也会给系统造成混乱,尤其是在他们争用临界资源时。为了对多个相关进程在执行次序上进行协调,以使并发执行的诸程序之间能有效地共享资源和相互合作,使程序的执行具有可再现性,所以引入了进程同步的概念。信号量机制是一种卓有成效的进程同步工具。 在生产者---消费者问题中应注意(信号量名称以多个生产者和多个消费者中的为例):首先,在每个程序中用于互斥的wait(mutex)和signal(mutex)必须成对出现;其次,对资源信号量empty和full的wait和signal操作,同样需要成对地出现,但它们分别处于不同的程序中。生产者与消费者进程共享一个大小固定的缓冲区。其中,一个或多个生产者生产数据,并将生产的数据存入缓冲区,并有一个或多个消费者从缓冲区中取数据。 2、 系统设计: 系统的设计必须要体现进程之间的同步关系,所以本系统采用2个生产者、2个消费者 和20个缓冲区的框架体系设计。为了更能体现该系统进程之间的同步关系,系统的生产者、 消费者的速度应该可控,以更好更明显的表现出结果。 为了使本系统以更加简单、直观的形式把“消费者-生产者”问题表现出来,我选择了使 用可视化界面编程。
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