操作系统课程设计-用多线程同步方法解决睡眠理发师问题(SleepingBarber-Problem)

用多线程同步方法解决睡眠理发师问题〔Sleeping-BarberProblem)初始条件：1．操作系统：Linux把椅子〕，几把椅子可用连续存储单元。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〕技术要求：为每个理发师／顾客产生一个线程，设计正确的同步算法每个顾客进入理发室后，即时显示“Entered及其线程自定义标识，还同时显示理发室共有几名顾客及其所坐的位置。103秒钟。多个顾客须共享操作函数代码。设计说明书内容要求：设计题目与要求总的设计思想及系统平台、语言、工具等。数据构造与模块说明〔功能与流程图〕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IP地址和名目。〕运行结果与运行状况〔提示: (1)连续存储区可用数组实现。编译命令可用：cc -lpthread -o 目标文件名 源文件名多线程编程方法参见附件。〕设计题目与要求设计题目用多线程同步方法解决睡眠理发师问题〔Sleeping-BarberProblem)设计要求初始条件LinuxC技术要求为每个理发师／顾客产生一个线程，设计正确的同步算法室共有几名顾客及其所坐的位置。103秒钟。多个顾客须共享操作函数代码。总体设计思想及开发环境与工具总体设计思想barbercustomer分别描述理发师和顾客的行为。其中，理发师有活动有理发和睡觉两个大事；等待和理发二个大事。店里有固定的椅子数，上面坐着等待的顾客，顾客在到来这个大事时，需推断有没有空闲的椅子，理发师打算要理发或睡觉时，也要推断椅子上有没有顾客。所以，顾客和理发师之间的关系表现为：发，当有顾客时理发师为其理发，没有的时候理发师睡觉。n把，即理发师和椅子是临界资源，所以顾客之间是互斥的关系。故引入3个信号量和一个掌握变量：waiting0；customers用来记录等候理发的顾客数，并用作堵塞理发师进程，初值为0；ⅲ信号量barbers用来记录正在等候顾客的理发师数，并用作堵塞顾客进程，初值为1；mutex1多线程编程原理Linuxpthread_createpthread_join创立一个线程pthread_create用来创立一个线程，原型为：extern int pthread_create((pthread_t * *(* start_routine)(void*),void* arg))

const pthread_attr_t * attr,void第一个参数为指向线程标识符的指针，其次个参数用来设置线程属性，第三个参数是thread不需要参数时，最终一个参数设为空指针。其次个参数设为空指针时，将生成默认属性的线程。创立线程成功后，创立的线程则运行参数三和参数四确定的函数，原来的线程则连续运行下一行代码。等待一个线程完毕pthread_join用来等待一个线程的完毕，函数原型为：externintpthread_join P((pthread_t th,void** thread_return));存等待的线程完毕为止，当函数返回时，被等待线程的资源被收回。信号量函数sem_init〔〕用来初始化一个信号量，函数原型为：externintsem_init P((sem_t* sem,int pshared,unsignedint sem为指向信号量构造的一个指针；pshared不为０时此信号量在进程间共享，否则只能为当前进程的全部线程共享；valuesem_post(sem_t*sem)用来增加信号量的值。机制同样是由线程的调度策略打算的。堵塞后将sem的值减一，说明公共资源经使用后削减。函数sem_trywait(sem_tsem_wait〔〕sem伪码实现difinen5；difinen5；//5semaphore mutex=1； //用于互斥semaphore customers=0；//等候理发的顾客数semaphore 正在等候顾客的理发师数int waiting=0；//等候理发的顾客数//理发师线程{while(true){while(true)//推断有无顾客{wait(customers); //假设无顾客,理发师睡眠wait(mutex); //互斥waiting--; //等候顾客数少一个signal(mutex); //释放临界资源signal(barber); 师去为一个顾客理发cut_hair; //正在理发}}//顾客线程voidcustomer{wait(mutex); //互斥if(waiting<n) //假设有空椅子，则等待{waiting++; //1signal(mutex); //释放临界资源signal(customers); 理发师睡觉，唤醒理发师wait(barber); //理发师在理发,顾客等候get_haircut; //顾客坐下等理发师}elsesignal(mutex); //店里人满了,顾客离开}}开发环境与工具系统平台：LINUX环境实现语言：C语言开发工具：NANO编辑器数据构造与模块说明数据构造通过分析课程设计要求，定义以下的数据://designthreesemaphores:mutex,customer,barbersintwaiting=0; //thenumberofwaitingcustomersintchair[5];程序模块说明主函数模块主函数流程图如下：理发师模块理发师模块函数流程图如下：顾客模块顾客模块函数流程图如下：源程序代码#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>#include<pthread.h>#include<semaphore.h>#include<fcntl.h>#include<errno.h>#definen5 //theshophavefivechairs//designthreesemaphores:mutex,customer,barberssem_tmutex,customers,barbers;intwaiting=0; //thenumberofwaitingcustomersintchair[5];void*barber;void*customer(void*arg);intmain(intargc,char*argv[]){//create10semaphoresandoneBarbersemaphorepthread_tCustomer_id[10],Barber_id;inti;sem_init(&mutex,0,1); //initmutexsemaphoreto1sem_init(&customers,0,0);//initsemaphorecustomersto0sem_init(&barbers,0,1);for(i=0;i<5;i++)pthread_create(&Barber_id,NULL,(void*)barber,NULL);for(i=0;i<10;i++)pthread_create(&Customer_id[i],NULL,(void*)customer,(void*)(i+1));for(i=0;i<10;i++)pthread_join(Customer_id[i],NULL);for(i=0;i<5;i++)pthread_join(Barber_id,NULL);return0;}//creatbarberpthreadvoid*barber{inti;intnext;//wait(customers),ifnocustomers,barbersleepingsem_wait(&customers);sem_wait(&mutex); //wait(mutex)waiting--; //thenumerofwaitingreduceonefor(i=0;i<5;i++){if(chair[i]!=0){next=chair[i];chair[i]=0;break;}}printf(“Thebarberiscutting%dthcustomer”shair\n“,next);sleep(3);sem_post(&mutex);sem_post(&barbers);}//creatcustomerpthreadvoid*customer(void*arg){inti;sem_wait(&mutex);//wait(mutex) if(waiting<n)if(waiting<n){waiting++; //thenumerofwaitingplusonefor(i=0;i<5;i++){if(chair[i]==0){chair[i]=(int)arg;break;}}printf(“***************************************************\n“);printf(“Entered:Number%dcustomercomes,andsitsat%d\n“,(int)arg,(i+1));printf(“Thereare%dcustomeronthechair\n“,waiting);printf(“Thecustomers”locationare:“);for(i=0;i<5;i++)printf(“%d printf(“\n“);sleep(1);sem_post(&mutex);//signal(mutex)sem_post(&customers);

chair}else

sem_wait(&barbers);//wait(barbers){printf(“Number%dcomes,therearenochairs,thecustomer%disleaving\n“,(int)arg,(int)arg);sem_post(&mutex);}}编辑，编译和运行的过程图\\错误局部截图正确运行结果图第一次运行结果如以下图：其次次运行结果如以下图：第三次运行结果如以下图；调试记录调试记录linux周二先设计出了该程序的伪代码即其wait、signal操作。然后，依据其要求进展编程，由于使用的是多线程编程，开头进展编译的时候，编译命令输入错误，没有输入-lpthread，程序总是消灭错误。同时，创立线程函数时，由于对其格式输入错误导致程sb.c，sb1.c修改，并对其输出的格式进展完善，使其输出看起来美观一些，简洁观看一些。例如s.c，b.c周四主要是在原有代码的根底上，使程序更