基于Linux的进程同步与通信的模拟1.docx
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基于Linux的进程同步与通信的模拟1
中北大学
操作系统课程设计
说明书
学院、系：
软件学院
专业：
软件工程
学生姓名：
于雨桐
学号：
0921010209
设计题目：
基于Linux的进程同步与通信的模拟实现
起迄日期:
2011年12月22日-2012年1月7日
指导教师:
贾美丽
2012年1月7日
1需求分析
该软件需要利用银行家算法判断系统是否处于安全状态，同时根据银行家算法得出的安全序列进行临界资源的分配。
软件设计的目的是要对输入的进程进行安全性判断模拟分配资源。
首先先创建进程：
手动创建几个进程，都在界面上完成；其中包括每个进程已分配的资源、最大需求资源、系统还剩资源以及进程执行时间。
假设创建5个进程。
其次采用银行家算法，判断是否可以进行资源的分配。
最后，按照银行家算法得出的安全序列，对临界资源进行分配。
2总体设计
软件由两个模块组成，分别是银行家算法判断安全序列模块以及临界资源分配模块。
2.1银行家算法模块
这个模块中有如下功能：
初始化allocation矩阵，初始化max矩阵，初始化available矩阵，初始化need矩阵，初始化finished矩阵，初始化进程执行时间，用银行家算法判断是否安全，计算缓冲区数目，输出缓冲区资源数目。
其中设置了多个线性单链表结构存储矩阵中的数据，已分配allocation矩阵、最大需求量max矩阵、可用资源数available矩阵、需要资源数need矩阵、path矩阵、finish矩阵、ti矩阵。
银行家算法:
设进程i提出请求Request[n]，则银行家算法按如下规则进行判断。
（1）如果Request[n]>Need[i，n]，则报错返回。
（2）如果Request[n]>Available，则进程i进入等待资源状态，返回。
（3）假设进程i的申请已获批准，于是修改系统状态：
Available=Available-Request
Allocation=Allocation+Request
Need=Need-Request
（4）系统执行安全性检查，如安全，则分配成立；否则试探险性分配作废，系统恢复原状，进程等待。
安全性检查
（1）设置两个工作向量Work=Available；Finish[M]=False
（2）从进程集合中找到一个满足下述条件的进程，
Finish[i]=False
Need<=Work
如找到，执行（3）；否则，执行（4）
（3）设进程获得资源，可顺利执行，直至完成，从而释放资源。
Work=Work+Allocation
Finish=True
GOTO2
（4）如所有的进程Finish[M]=true，则表示安全；否则系统不安全。
2.2临界资源分配模块
这个模块有如下功能：
创建线程、模拟为线程分配资源。
在原来的基础上设置了两个指针数组altemp、ntemp,分别存放每个进程的已分配资源和需要的资源量。
通过比较每类资源的需要资源量和系统可用的资源量之间大小关系，判断系统是否能给进程分配资源。
如果能分配，则利用sleep函数等待进程执行完毕，然后在释放进程利用的资源，执行完毕。
如果不能分配，则利用sleep函数等待一度啊时间，再进行循环判断，直到判断出资源量能够满足进程的要求。
运行时，首先先新建一个终端，然后用gcc命令编译和链接，运行程序，如下
图1（编译和链接文件）
创建三类资源，五个进程，并写出每个进程的已分配资源、最大需求量、系统现在可用的资源、进程执行时间。
如下。
图2（已分配资源）
图3（最大需求量）
图4（系统可用资源）
图5（进程执行时间）
输出系统所有资源量，用银行家算法判断是否安全，如果安全得出安全序列，分配资源如下。
图6（分配临界资源1）
图7（分配临界资源2）
程序流程图
图8（程序流程图）
3．详细设计
我负责的是临界资源分配，以下是我做的代码。
分配临界资源函数
voidProducer（intlp）
{intm=lp;
intj;
int*ntemp,*altemp;
needtemp=needhead;
alloctemp=allochead;
worktemp=avahead;
for（j=0;j{needtemp=needtemp->next;
alloctemp=alloctemp->next;
}
ntemp=（int*）malloc（sizeof（int））;
altemp=（int*）malloc（sizeof（int））;
for（j=0;j{ntemp[j]=needtemp->value;
altemp[j]=alloctemp->value;
needtemp=needtemp->next;
alloctemp=alloctemp->next;
}
while
（1）
{intflag=0;
intprocesstest=0;
alloctemp=allochead;
worktemp=avahead;
for（j=0;j{if（ntemp[j]<=worktemp->value）
{worktemp=worktemp->next;
}
else
{
printf（"processp%d's%ctypesourceisbiggerthanavaliable,pleasewaiting.....\n",m,worktemp->type）;
flag=1;
sleep
（1）;
break;
}
}
if（flag==1）
{continue;
}
else
{
worktemp=avahead;
for（j=0;j{
worktemp->value=worktemp->value-ntemp[j];
worktemp=worktemp->next;
}
printf（"p%dsuccess,time%drunning.....\n",m,tim[m]）;
sleep（tim[m]）;
worktemp=avahead;
for（j=0;j{
worktemp->value=worktemp->value+ntemp[j]+altemp[j];
worktemp=worktemp->next;
}
return;
}
}
}
主函数
intmain（）
{pthread_create（&p0,NULL,（void*）Producer,（void*）p）;
p++;
pthread_create（&p1,NULL,（void*）Producer,（void*）p）;
p++;
pthread_create（&p2,NULL,（void*）Producer,（void*）p）;
p++;
pthread_create（&p3,NULL,（void*）Producer,（void*）p）;
p++;
pthread_create（&p4,NULL,（void*）Producer,（void*）p）;
sleep（30）;
return0;
}
4.心得体会
银行家算法是避免死锁的一种重要方法，通过编写一个简单的银行家算法程序，加深了解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。
死锁的产生，必须同时满足四个条件，即一个资源每次只能由一个进程；第二个为等待条件，即一个进程请求资源不能满足时，它必须等待，但它仍继续保持已得到的所有其他资源；第三个为非剥夺条件，即在出现死锁的系统中一定有不可剥夺使用的资源；第四个为循环等待条件，系统中存在若干个循环等待的进程，即其中每一个进程分别等待它前一个进程所持有的资源。
防止死锁的机构只能确保上述四个条件之一不出现，则系统就不会发生死锁。
在编程的过程中，我们尝试着用if条件语句编写可变长的创建线程语句，可是不能成功，所以我们改用只能创建五个线程的语句编写，调用系统创建线程函数pthread_create。
利用sleep函数休眠30秒钟后结束。
在linux中sleep函数中的参数是以秒为单位的，而不是像在windows中以毫秒为单位的。
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