linux下利用互斥实现线程访问共享资源(含源文件)

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1、“计算机操作系统”课程设计大作业一、实验题目:linux下利用互斥实现线程访问共享资源二、实验目的：掌握线程创建和终止，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通信。三、实验内容事先了解操作系统中经典的生产者-消费者问题，安装linux虚拟机(可以用virtualbox或者vmware软件)。在linux下创建三个生产者线程（P1，P2，P3）和一个消费者线程（C1），生产者和消费者线程共享一个长度为2KB的环型公共缓冲区，生产者向缓冲区写入消息，消费者从缓冲区中取走消息显示到屏幕。只要缓冲区未满，生产者可将消息送入缓冲区；只要缓冲区未空，消费者可从缓冲区取走一个消息。

2、每个消息具下列结构格式:消息长度（1个字节），消息内容（n个字节）。每个生产者每隔2秒生产一个消息加入缓冲区，并把消息产生时间和内容记录在一个文本文件中。P1每次生产的数据为26个大写字母，P2每次生产的数据为26个小写字母，P3每次生产的数据为10个阿拉伯数字。消费者C1每隔3秒读取缓冲区中的一个消息并将消息内容显示到屏幕上。用两种方法（不采线程用互斥和采用线程互斥技术）编写上述功能的程序，对比两种程序运行结果有何区别？不采线程用互斥时存在什么问题？备注：编程中用到的函数创建线程函数：pthread_create互斥锁初始化：pthread_mutex_init互斥锁加锁：pthread

3、_mutex_lock互斥锁解锁：pthread_mutex_unlock四、实验要求：每人完成一份大作业实验报告。报告分设计思想、数据定义、处理流程、源程序、运行结果截图、设计体会等部分。1）给出数据定义和详细说明；2）给出实现思想和设计流程；3）调试完成源程序；4）屏幕观察运行结果；5）总结自己的设计体会；编程语言及操作系统平台不限。五、提交内容本大作业每个人必须单独完成。最后需提交的内容包括：源程序（关键代码需要注释说明）、可运行程序、算法思路及流程图、心得体会。大作业必须以WORD附件的形式提交。大作业严禁抄袭。发现抄袭一律以不及格论。大作业内容要完整，一定要有算法思路、流程图、心

4、得体会、运行输出信息截屏等内容，如果只提交源代码则大作业成绩记为不合格。2016-10-20linux下利用互斥实现线程访问共享资源一、原理的理解生产者-消费者问题是一个经典的线程同步问题，该问题最早由Dijkstra提出，用以演示他提出的信号量机制。在同一个线程地址空间内执行的两个线程。生产者线程生产物品，然后将物品放置在一个空缓冲区中供消费者线程消费。消费者线程从缓冲区中获得物品，然后释放缓冲区。当生产者线程生产物品时，如果没有空缓冲区可用，那么生产者线程必须等待消费者线程释放出一个空缓冲区。当消费者线程消费物品时，如果没有满的缓冲区，那么消费者线程将被阻塞，直到新的物品被生产出来。多

5、个生产/消费者在有界缓冲上操作。它利用N个字节的共享内存作为有界循环缓冲区，利用写一字符模拟放一个产品，利用读一字符模拟消费一个产品。当缓冲区空时消费者应阻塞睡眠，而当缓冲区满时生产者应当阻塞睡眠。一旦缓冲区中有空单元，生产者线程就向空单元中入写字符,并报告写的内容和位置。一旦缓冲区中有未读过的字符，消费者线程就从该单元中读出字符，并报告读取位置。生产者不能向同一单元中连续写两次以上相同的字符，消费者也不能从同一单元中连续读两次以上相同的字符。二、完成步骤1、思路分析本作业是完善课件上的线程综合实例的练习生产者-消费者问题，重构这个程序的框架，完成性能分析，使之进一步理解掌握Linux下线

6、程的同步、通信以及互斥和多线程的安全问题。一般情况下，解决互斥方法常用信号量和互斥锁，即semaphore和mutex，而解决这个问题，多采用一个类似资源槽的结构，每个槽位标示了指向资源的指针以及该槽位的状态，生产者和消费者互斥查询资源槽，判断是否有产品或者有空位可以生产，然后根据指针进行相应的操作。同时，为了告诉生产者或者消费者资源槽的情况，还要有一个消息传送机制，无论是管道还是线程通信。然而，本次试验有几个特殊的要求：A、循环缓冲。B、除了stderr,stdout等外，只用小于2个的互斥锁、C、放弃资源槽分配机制，采用额外的数据结构。D、生产者一直持续生产，形成生产消费的良性循环。首

7、先，使用一个互斥锁，意味着资源槽机制就不能使用了。因为资源槽虽以用一个互斥锁完成，但是需要有额外的通信，如果使用管道通信，则管道也必须是互斥，这就不满足1个互斥锁的要求。其次，要求生产者一直生产，这就否定了另外一种方法：消费者、生产者的位置均平等，消费者消费的时候生产者不能生产，生产者生产的时候消费者不能消费。因此，就需要采用A要求，也就是循环链表的形式。为了保证互斥要求，需要定义一个数据结构，这个数据结构包含两个指针，