生产者-消费者问题(Producer-ConsumerProblem)

1、目录目录 1 用多线程同步方法解决生产者消费者问题 3 1. 设计题目与要求 3 1.1 设计题目 3 1.2 设计要求 3 2.设计思想及系统平台 3 2.1 设计思想 3 2.2 系统平台及使用语言 4 3.数据结构与模块说明 4 4.源程序清单 6 5.运行结果与运行情况 12 6.调试过程 13 7.总结 13 本科生课程设计成绩评定表 14 操作系统课程设计说明书2 课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：计算机科学与技术学院题目: 用多线程同步方法解决生产者消费者问题 (Producer-Consumer Problem)初始条件：1操作系统： Linux 2程序设计语言： C语言 3有界缓冲区内设有20 个存储单元，其初值为0。放入取出的数据项按增序设定 为 120 这 20个整型数。要求完成的主要任务 :（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1技术要求： 1）为每个生产者消费者产生一个线程，设计正确的同步算法 2）每个生产者和消费者对有界缓冲区进行操作后，即时显示有界缓冲区的当前 全部内容、当前指针位置和生产者消费者线程的自定义标识符

2、。 3）生产者和消费者各有两个以上。 4）多个生产者或多个消费者之间须共享对缓冲区进行操作的函数代码。2 设计说明书内容要求：1)设计题目与要求2)总的设计思想及系统平台、语言、工具等。3）数据结构与模块说明（功能与流程图）4）给出用户名、源程序名、目标程序名和源程序及其运行结果。（要注明存储各个程序及其运行结果的主机IP 地址和目录。）5）运行结果与运行情况 （提示 : (1)有界缓冲区可用数组实现。 (2)编译命令可用：cc -lpthread -o 目标文件名源文件名 (3)多线程编程方法参见附件。 ）3. 调试报告： 1)调试记录 2)自我评析和总结 上机时间安排： 18周一 五 08：0 12：00 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日操作系统课程设计说明书3 用多线程同步方法解决生产者消费者问题1.设计题目与要求1.1 设计题目用多线程同步方法解决生产者消费者问题（Bounded - Buffer Problem）1.2 设计要求1)每个生产者和消费者对有界缓冲区进行操作后，即时显示有界缓冲区的全部内容、当前指针位置和生产者消费者线程的标识符。2)生产者和消

3、费者各有两个以上。3)多个生产者或多个消费者之间须共享对缓冲区进行操作的函数代码。2.设计思想及系统平台2.1 设计思想为实现 product与 consumer线程间在生产或消费时的互斥设置一个互斥量counter_mutex。另外，添加两个信号量blank_number,和 product_number。 由于只有一个 product 或 coustomer对临界资源进行操作。因此， 需要加互斥 pthread_mutex_lock( 生产者线程：在运行之前先要检查是否有空的Buffer， 所以要 sem_wait(当 blank_number不为 0 时进行生产操作填入一个随机数之后给product_number加 1。消费者线程：在运行之前先要检查BUFFER 是否有值，所以 sem_wait(当 product_number不为 0 时进行消费操作将消费者指针所指向的数据指向为0。操作系统课程设计说明书4 2.2 系统平台及使用语言1）操作系统： Linux 2）程序设计语言： C 语言 3）编译器： GCC 3.数据结构与模块说明共享数据：#define NUM 20 in

4、t queueNUM; int p = 0,c = 0;/记录动态数组下标位置sem_t blank_number, product_number; pthread_mutex_t counter_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; 生产者线程入口函数：void *producer_thread_fun( unsigned int *arg) int realarg= (int)arg;/强制类型转换参数producer(realarg); return NULL; 生产者线程处理函数：void *producer(const int i) while(1) sem_wait( pthread_mutex_lock( sleep(2); queuep=p+1; pthread_mutex_unlock( 操作系统课程设计说明书5 sem_post( sleep(rand() % 5);/Random block 0-4 seconds return NULL; 生产者线程的函数流程图如下：消费者线程入口函数：void *consumer_thread_

5、fun(void *arg) int realarg = (int)arg; consumer(realarg); return NULL; 消费者线程的处理函数 : void *consumer(const int i) while(1) 操作系统课程设计说明书6 sem_wait( pthread_mutex_lock( sleep(2); sleep(rand() % 5); 消费者线程的处理函数流程图如下：4.源程序清单用户名： rj070136 IP：192.168.1.254 操作系统课程设计说明书7 源程序名： /home/rj070136/1.c 目标程序名： /home/rj070136/1 源程序清单如下：#include #include #include #include #include #define NUM 20 int queueNUM; int p = 0,c = 0;/ Record location of the dynamic array subscript sem_t blank_number, product_number; pthread_

6、mutex_t counter_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; /Producer Function void *producer(const int i) int j; time_t t; srand(unsigned) time(/Initialize the random number seed while(1) sem_wait( pthread_mutex_lock( sleep(2); queuep=p+1; pthread_mutex_unlock( sem_post( printf(“Producer Number %d thread identifier: %u ,“,i+1,(unsigned int)pthread_self(); printf(“Produce %dn“,queuep); printf(“The current state of the buffe ：*n“); printf(“ Number:“); 操作系统课程设计说明书8 for(j = 0;j NUM;j +) printf(“%4d“,j+1); p

7、rintf(“n Value:“); for(j = 0;j NUM;j +) printf(“%4d“,queuej); printf(“nPointer:“); for(j = 0;j NUM;j+) if(j != p) printf(“ “); else printf(“ +“); printf(“n“); p=(p + 1)%NUM;/pbackward one sleep(rand() % 5);/Random block 0-4 seconds return NULL; /Production of the thread entry function void *producer_thread_fun( unsigned int *arg) int realarg= (int)arg;/Force type conversion parameters producer(realarg); return NULL; 操作系统课程设计说明书9 /Consumer function void *consumer(const int i) int j; time_t t; sra

8、nd(unsigned) time( while(1) sem_wait( pthread_mutex_lock( sleep(2); printf(“Consumer Number %d thread identifier: %u ,“,i+1,(unsigned int)pthread_self(); printf(“Consumed %dn“,queuec); queuec = 0;/Fill empty position 0 pthread_mutex_unlock( sem_post( printf(“The current state of the buffer ：*n“); printf(“Number:“); for(j = 0;j NUM;j +) printf(“%4d“,j+1); printf(“n Value:“); for(j = 0;j NUM;j +) printf(“%4d“,queuej); printf(“n Pointer:“); 操作系统课程设计说明书10 for(j = 0;j NUM;j+) if(j != c) printf(“ “);

9、else printf(“ -“); printf(“n“); c = (c + 1)%NUM; sleep(rand() % 5); /consumer thread entry function void *consumer_thread_fun(void *arg) int realarg = (int)arg; consumer(realarg); return NULL; /MAIN int main(int argc, char *argv) int i; pthread_t pid100,cid100; int producer_num,consumer_num; sleep(1); for(i = 0;i NUM;i +)/Initialize buffer queuei = 0; 操作系统课程设计说明书11 printf(“Please enter the number of producers:“); scanf(“%d“, printf(“Please enter the number of consumers:“); scanf(“%d“, for(i = 0;i producer_num;i +) pthread_t pidi; for(i = 0;i consumer_num;i +) pthread_t cidi; /Initialization semaphore; pshared parameter 0 for the same process semaphore synchronization between threads sem_ini

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