操作系统读者写者问题.docx

操作系统
课程设计报告
目录
第 1 章 实验目的和实验要求 0
实验目的 0
实验要求 0
课程设计题目 0
2 章 实验内容 1
题目分析 1
问题的描述 1
问题的解决方法 1
算法分析 2
读者优先算法分析 2
写者优先算法分析 7
无优先算法分析 10
函数设计 12
第 3 章 程序实现 14
程序功能及界面设计 14
实现程序流程 14
读者优先算法实现 14
写者优先算法实现 15
无优先算法实现 16
程序流程图 17
读者优先算法流程图 17
写者优先算法流程图 17
无优先算法流程图 18
心得体会 20
参考文献 21
附录 1 源代码 22
第 1 章 实验目的和实验要求
实验目的
理解临界区和进程互斥的概念， 掌握用信号量和 PV 操作实现进程互斥的方
法。
实验要求
在 windows 或者 linux 环境下编写一个控制台应用程序， 该程序运行时能创
建 N 个线程，其中既有读者线程又有写者线程，它们按照事先设计好的测试数
据进行读写操作。请用信号量和 PV 操作实现读者 /写者问题。
课程设计题目
本课程设计共包括 3 个题目，内容覆盖了操作系统原理的关键知识点，包
括进程调度、内存管理、进程同步、死锁、进程通讯、文件系统及嵌入式操作
系统。
题目 1： 进程调度算法。模拟在单处理器情况下的进程调度，目的是加深对
进程调度工作的理解，掌握不同调度算法的优缺点
题目 2： 动态异长分区的存储分配与回收算法。编写一个程序， 模拟操作系
统对动态异长分区的存储分配与回收算法。
题目 3：读者 /写者问题与进程同步。理解临界区和进程互斥的概念，掌握
用信号量和 PV 操作实现进程互斥的方法。 要求学生用信号量和 PV 操作实现读 者/写者问题的读者优先算法、写者优先算法和无优先算法。
我们小组选择题目 3，即读者 /写者问题与进程同步。以下是该题目的实验
报告。
第 2 章 实验内容
题目分析
问题的描述
有一个被许多进程共享的数据区，这个数据区可以是一个文件，或者主存
的一块空间，甚至可以是一组处理器寄存器。有一些只读取这个数据区的进程
（reader）和一些只往数据区中写数据的进程（writer）。以下假设共享数据区是 文件。这些读者和写者对数据区的操作必须满足以下条件：读 — 读允许；读 —
写互斥；写 — 写互斥。这些条件具体来说就是：
1）任意多的读进程可以同时读这个文件；
2）一次只允许一个写进程往文件中写；
（ 3） 如果一个写进程正在往文件中写， 禁止任何读进程或写进程访问文件；
（ 4）写进程执行写操作前，应让已有的写者或读者全部退出。这说明当有
读者在读文件时不允许写者写文件。
问题的解决方法
1）读者优先
除了上述四个规则外，还增加读者优先的规定，当有读者在读文件时，对
随后到达的读者和写者，要首先满足读者，阻塞写者。这说明只要有一个读者
活跃，那么随后而来的读者都将被允许访问文件，从而导致写者长时间等待，
甚至有可能出现写者被饿死的情况。
2）写者优先
除了上述四个规则外，还增加写者优先的规定，即当有读者和写者同时等
待时，首先满足写者。当一个写者声明想写文件时，不允许新的读者再访问文
件。
3）无优先
除了上述四个规则外，不再规定读写的优先权，谁先等待谁就先使用文件。

读者优先算法分析
对于相继到达的一批读者，并不是每个读者都需要执行 P(r_w_w)和
V(r_w_w)。在这批读者中，只有最先到达的读者才需要执行 P(r_w_w),与写者
竞争对文件的访问权，若执行 P(r_w_w)成功则获得了文件的访问权，其他的读 者可直接访问文件；同理，只有最后退出临界区的读者需要执行 V(r_w_w)来归 还文件访问权。
为了记录正在读文件的一批读者的数量，需要设置一个整型变量 read_count每一个读者到达时都要将 read_count力口 1,退出时都要将read_count 减1。
由于只要 有一个读者在读文件，便不允许写者写 文件，所以，仅当 read_count=0时，即尚无读者在读文件时，读者才需要执行 P(r_w_w)操作。若
P(r_w_w)操作成功，读者便可去读文件，相应地，read_count+1。同理，仅当在 执行了 read_count减1操作后其值为0时，才需要执行V(r_w_w)操作，以便让 写者写文件。又因为read_count是一个可被多个读者访