操作系统课程设计实验3 -nachos-Synchronization Using Semaphores

Your tasks are:

(a) Read ring.h and ring.cc and make sure that you understand everything in them.

(b) Read main.cc.

(c) Read prodcons++.cc and make sure that you understand

i. the structure of the program

ii. the task to complete the program

(d) Complete all programs in file prodcons++.cc.

(e) Compile a new nachos by command make and test if your program is working or not.

实验过程如下：

（a）阅读ring.h
和ring.cc
文件，确信自己能理解文件中的每一部分内容。

ring.h 含有slot 类和Ring类的类定义，可以了解到Ring是一个缓冲池的类定义，在里面定义了对缓冲池的各种操作。而Slot则是可以放在缓冲池中，并且可以携带thread_id和value这两个属性信息。

 


而在ring.h 中有类slot 和类Ring类的具体实现。

(b) 阅读main.cc.

main.cc 中调用了ProdCons( )函数。其与上一个实验中的Threadtest类似。

(c) 阅读prodcons++.cc 并确信自己理解以下两方面内容

i,程序的结构

ii. 完善该程序的任务

i.在producons++.cc中，除了一些变量的声明之外，有

void Producer(_int which)

void Consumer(_int which)

void ProdCons( )

这样的三个方法，所以程序的结构就是先生产者方法、消费者方法以及定义生产者消费者的方法。

ii.通过阅读代码中的注释可以得到如下需要完成的任务：

在生产者方法中:

 


需要增加代码来补充message携带的信息；增加向Ring中放消息前的信号量操作代码；增加向Ring 中放消息后的信号量操作代码。

在消费者方法中：

 


需要增加从Ring中读消息前的信号量操作代码；从Ring 中读消息后的信号量操作代码。

在 ProdCons()方法中：

 


 


 


需要增加构造所有信号量代码；增加构造缓冲池的代码；创建生产者线程的代码；创建消费者线程的代码。

(d) 完成prodcons++.cc 中所有的程序

在生产者方法中：

（1）给message的thread_id和value属性分别附上which和num值，其中which就代表生产者编号，而value的作用是给不同的message编号。

（2）因为生产者和消费者进程要同时对缓冲池进行操作，因而缓冲池是一个临界资源，当对其进行操作时，要增加nempty和nfull锁，增加互斥锁，保持事务的原子性。

 


在消费者方法中：

当对缓冲池进行操作时，要增加nempty和nfull锁，增加互斥锁，保持事务的原子性。

 


 


 


在 ProdCons()方法中：

（1）构造所有的信号量操作代码，当前缓冲池有BUFF_SIZE个空间，所以开始时nempty的值为BUFF_SIZE，即可以向里面装入BUFF_SIZE个message。nfull的值为0，即刚开始时没有message，消费者是不能进行读取的。

（2）构造缓冲池，大小为BUFF_SIZE。

（3）创建生产者和消费者线程。

(e) 使用命令行编译一个新的nachos，测试你的程序是否能够成功运行

（1）第一次尝试编译时，报错。

 


显示create、exit、write没有被声明，需要声明包含这些方法的库。

#include <unistd,h> //库中包含write方法

#include <stdlib.h> //库中包含exit方法

#include <fcntl.h> //库中包含creat方法

（2）第二次尝试编译时，报错。

 


说明这里不能直接声明<stdlib.h>

继续看代码，在procons中声明了ring,h,但是与exit方法有关的代码却在ring.cc中，将这段代码copy到ring.h中，删除procons中的#include<stdlib.h>。



（3）第三次尝试编译，编译成功，生成了nachos。

 


（4）运行nachos，生成了两个文件，分别是消费者1和消费者2的获取message的记录。

 


 


 


 

可以看到在未输入任何参数时，所有的message都被0号消费者获取到了，而1号消费者没有获取到任何生产者生产的message。

现在尝试在运行时改变随机数种,要使用 nachos 运行参数-rs seed-number 来使时钟中断。

（5）运行nachos，给定-rs 10，观察结果。

 


 




 

 

可以看到消费者0和1都分别获取到了4个不同的message，并记录在tmp中。



经过不断的尝试，发现系统第一次出现像题目中的例子给的消费者0获取到3条message和消费者1获取到5条message的情况是在-rs 9的时候，并且在-rs给不同的值得情况下，消费者的消费情况也会出现不同。