读者-写者操作系统实验报告计算机操作系统.doc

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1、4.1实验二：读者写者问题4.1.1实验要求在Windows环境下，创建一个控制台进程，此进程包含n个线程。用这n个线程来表示n个读者或写者。每个线程按相应测试数据文件（后面有介绍）的要求进行读写操作。用信号量机制分别实现读者优先和写者优先的读者-写者问题。读者-写者问题的读写操作限制（包括读者优先和写者优先）：1）写-写互斥，即不能有两个写者同时进行写操作。2）读-写互斥，即不能同时有一个线程在读，而另一个线程在写。3）读-读允许，即可以有一个或多个读者在读。读者优先的附加限制：如果一个读者申请进行读操作时已有另一个读者正在进行读操

2、作，则该读者可直接开始读操作。写者优先的附加限制：如果一个读者申请进行读操作时已有另一写者在等待访问共享资源，则该读者必须等到没有写者处于等待状态才能开始读操作。运行结果显示要求：要求在每个线程创建、发出读写操作申请、开始读写操作和结果读写操作时分别显示一行提示信息，以确定所有处理都遵守相应的读写操作限制。4.1.2测试数据文件格式测试数据文件包括n行测试数据，分别描述创建的n个线程是读者还是写者，以及读写操作的开始时间和持续时间。每行测试数据包括四个字段，各个字段间用空格分隔。第一字段为一个正整数，表示线程序号。第二字段表示相应线程

3、角色，R表示读者，W表示写者。第三字段为一个正数，表示读写操作的开始时间：线程创建后，延迟相应时间（单位为秒）后发出对共享资源的读写申请。第四字段为一个正数，表示读写操作的持续时间。当线程读写申请成功后，开始对共享资源的读写操作，该操作持续相应时间后结束，并释放共享资源。下面是一个测试数据文件的例子：1R352W453R524R655W5.13注意：在创建数据文件时，由于涉及到文件格式问题，最好在记事本中手工逐个键入数据，而不要拷贝粘贴数据，否则，本示例程序运行时可能会出现不可预知的错误。4.1.3实习分析可以将所有读者和所有写者分别

4、存于一个读者等待队列和一个写者等待队列中，每当读允许时，就从读者队列中释放一个或多个读者线程进行读操作；每当写允许时，就从写者队列中释放一个写者进行写操作。1.读者优先读者优先指的是除非有写者在写文件，否则读者不需要等待。所以可以用一个整型变量read-count记录当前的读者数目，用于确定是否需要释放正在等待的写者线程（当read-count=0时，表明所有的读者读完，需要释放写者等待队列中的一个写者）。每一个读者开始读文件时，必须修改read-count变量。因此需要一个互斥对象mutex来实现对全局变量read-count修改时

5、的互斥。另外，为了实现写-写互斥，需要增加一个临界区对象write。当写者发出写请求时，必须申请临界区对象的所有权。通过这种方法，也可以实现读-写互斥，当read-count=1时（即第一个读者到来时），读者线程也必须申请临界区对象的所有权。当读者拥有临界区的所有权时，写者阻塞在临界区对象write上。当写者拥有临界区的所有权时，第一个读者判断完“read-count==1”后阻塞在write上，其余的读者由于等待对read-count的判断，阻塞在mutex上。2.写者优先写者优先与读者优先类似。不同之处在于一旦一个写者到来，它应该

6、尽快对文件进行写操作，如果有一个写者在等待，则新到来的读者不允许进行读操作。为此应当添加一个整型变量write-count，用于记录正在等待的写者数目，当write-count=0时，才可以释放等待的读者线程队列。为了对全局变量write-count实现互斥，必须增加一个互斥对象mutex3。为了实现写者优先，应当添加一个临界区对象read，当有写者在写文件或等待时，读者必须阻塞在read上。读者线程除了要对全局变量read-count实现操作上的互斥外，还必须有一个互斥对象对阻塞read这一过程实现互斥。这两个互斥对象分别命名为mu

7、tex1和mutex2。4.1.4相关API函数说明1.CreateThread函数功能：该函数创建一个在调用进程的地址空间中执行的线程。函数原型：HANDLECreateThread(LPSECURITY-ATTRIBUTESlpThreadAttributes,DWORDdwStackSize,LPTHREAD-START-TOUTINElpStartAddress,LPVOIDlpParameter,DWORDdwCreationFlags,LLPDWORDlpThreadId);参数：·lpThreadAttributes：指

8、向一个SECURITY-ATTRIBUTES结构，该结构决定了返回的句柄是否可被子进程继承。若lpThreadAttributes为NULL，则句柄不能被继承。在WindowsNT中该结构的lpSwcurityDescr