课程设计
(操作系统)
题目:Linux进程同步
班级：计算机科学与技术
姓名：
指导教师：
系主任：
2017年03月02日
目 录
1题目分析2 2数据结构4 3流程图7 4实现技术8 5设计结论和心得 10
1题目分析
编写读者一写者同步程序，要求：
(1)在Linux下用C语言编程，利用信号量实现进程同步；
(2)读写要求随机产生，如按键盘输入 R或W，动态显示当前状态，有多少个读者、写者在等待访问；每个读者写者的时间可预先设定；
(3) 读者写者共享一个数据区，用数组表示，如可初始化为 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、；写者随即对其修改。
Li nux环境下相关技术：
线程定义：pthread.h
信号量：sem.h
读写锁与互斥量相似，不过读写锁允许更高的并行性。互斥量要么是锁住状态，要不 是不加锁状态，而且一次只有一个线程可以对其进行加锁。
读写锁实际是一种特殊的自旋锁，它把对共享资源的访问者划分成读者和写者，读者 只对共享资源进行读访问，写者则需要对共享资源进行写操作。这种锁相对于自旋锁而言，能提高并发性，因为在多处理器系统 中，它允许同时有多个读者来访问共享资源，最 大可能的读者数为实际的逻辑CPL数。写者是排他性的，一个读写锁同时只能有一个写者 或多个读者(与CPL数相关)，但不能同时既有读者又有写者。
读写锁有三种状态：读模式加锁，写模式加锁，不加锁。
当读写锁是写加锁时，在这个锁被解索之前所有企图对它加锁的线程都将要阻塞。
当读写锁是读加锁时，在这个锁被解索之前所有企图以读模式对它加锁的线程都可 以获得访问权；以写模式加锁的线程将堵塞，并且堵塞随后的读模式加锁。这样可以避免 读模式锁长期占用，导致等待的写模式锁请求一直得不到满足。
信号量的使用主要是用来保护共享资源，使得资源在一个时刻只有一个进程(线 程)所拥有。
0,信号量的值为正的时候，说明它空闲。所测试的线程可以锁定而使用它。若为0,内核信号量类似于自旋锁，因为当锁关闭着时，它不允许内核控制路径继续进行。
然而，当内核控制路径试图获取内核信号量锁保护的忙资源时，相应的进程就被挂起。只 有在资源被释放时，进程才再次变为可运行。
只有可以睡眠的函数才能获取内核信号量；中断处理程序和可延迟函数都不能使用 内核信号量。
内核信号量是struct semaphore 类型的对象，它在^定义：
struct semaphore {
atomic_t count;
int sleepers;
wait_queue_head_t wait;
}count :相当于信号量的值，大于0,资源空闲；等于0,资源忙，但没有进程等待这 个保护的资源；小于0,资源不可用，并至少有一个进程等待资源。
wait :存放等待队列链表的地址，当前等待资源的所有睡眠进程都会放在这个链表中。 sleepers :存放一个标志，表示是否有一些进程在信号量上睡眠。
通过对读写锁以及信号量的理解，以及对题目的分析，我们需要用信号量来实现进程 间的同步，通过读写锁来访问临界资源。
2数据结构
读者一一写者问题中涉及的数据结构包括读者、写者共用的缓冲区，读写锁，以及同
主要应用头文件以及主要变量定义和初始化如下:
#in clude
#i nclude
sem_t my_sem;
int a[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
pthread_rwlock_t rwlock;
sem」nit(&m y_sem,0,3);
pthread_rwlock_i nit(&rwlock,NULL);
读线程的工作如下：
void * pthread_read(void *arg)
{
int id;
while(flag){
if(sem_wait(&m y_sem)==0)
pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
//prin tf("l'm %d read\n",(i nt)arg);
sran d(time(0));
id=ra nd()%10;
prin tf("I'm %d readthread! I'm readi ng the %d shu: %d\n",(i nt)arg,id,a[id]);
sleep (3);
if(flag2){
coun t_read++;}
pthread_rwlock_ un lock(&rwlock);
sem_post(&m y_sem);
}
sleep(2);
}
prin tf("I'm the %d read_thread,exit!!!\n",(i nt)arg);
p
