操作系统课程设计-linux系统下实现PV操作.docx

Linux系统实现PV操作的操作系统课程设计报告 本文档旨在设计和实现Linux系统下的PV操作，以解决多线程和多进程同步问题。报告中首先介绍了Linux系统的基本概念和特点，然后详细阐述了PV操作的原理和实现方法。报告还提供了一个实践例子，即使用PV操作实现爸爸、妈妈、儿子、女儿四个进程的同步控制，以解决水果分配问题。 一、实验题目 本实验的主要目的是设计和实现Linux系统下的PV操作，以解决多线程和多进程同步问题。实验题目分为两个部分：第一部分是Linux系统的基本使用，包括Linux系统的安装、基本命令的使用和vim编辑器的安装；第二部分是多线程和多进程同步方法的实现，使用PV操作解决水果分配问题。 二、实验目的和要求 实验目的： 1. 认识和学会使用Linux系统，了解其基本概念和特点。 2. 理解线程和进程的互斥和同步原理，了解PV操作的原理和实现方法。 3. 使用信号量和互斥量解决问题，实现爸爸、妈妈、儿子、女儿四个进程的同步控制。 实验要求： 1. 安装和熟悉Ubuntu系统。 2. 了解Linux系统的基本命令和vim编辑器的使用。 3. 实现多线程和多进程同步方法，使用PV操作解决水果分配问题。 三、环境配置 环境配置主要包括三个部分：Ubuntu系统的安装、Ubuntu系统的基本使用和vim编辑器的安装。 1. 安装Ubuntu系统： 需要下载Ubuntu系统的镜像文件，然后使用Ultraiso软件将系统镜像写入U盘。接着，开机进入BIOS界面，从U盘启动，并对磁盘进行分区，等待安装结束。设置root密码，使用sudo passwd root命令后输入两遍密码。 2. 熟悉Ubuntu系统的使用： Ubuntu系统提供了许多基本命令，例如su命令、pwd命令、ls命令、cd命令、mv命令、rm命令、shutdown命令和reboot命令等。这些命令可以帮助用户更好地使用Ubuntu系统。 3. 安装vim编辑器： 可以使用apt-get install –y vim命令安装vim编辑器。安装结束后，输入vim命令，显示如下图就说明安装成功。 四、设计思路 设计思路主要包括两个部分：多线程和多进程同步方法的设计和实现。 1. 多线程同步方法： 多线程同步方法使用PV操作来实现爸爸、妈妈、儿子、女儿四个进程的同步控制。需要定义一个信号量S，表示资源的个数。然后，使用P操作和V操作来实现进程的互斥。P操作首先减少信号量，表示有一个进程将占用或等待资源，然后检测S是否小于0，如果小于0则阻塞，如果大于0则占有资源进行执行。V操作是和P操作相反的操作，首先增加信号量，表示占用或等待资源的进程减少了1个，然后检测S是否小于0，如果小于0则唤醒等待使用S资源的其它进程。 2. 多进程同步方法： 多进程同步方法也使用PV操作来实现爸爸、妈妈、儿子、女儿四个进程的同步控制。需要定义一个信号量S，表示资源的个数。然后，使用P操作和V操作来实现进程的互斥。P操作首先减少信号量，表示有一个进程将占用或等待资源，然后检测S是否小于0，如果小于0则阻塞，如果大于0则占有资源进行执行。V操作是和P操作相反的操作，首先增加信号量，表示占用或等待资源的进程减少了1个，然后检测S是否小于0，如果小于0则唤醒等待使用S资源的其它进程。 五、代码实现 代码实现主要包括两个部分：多线程同步方法的实现和多进程同步方法的实现。 1. 多线程同步方法的实现： 多线程同步方法的实现使用C语言编写，使用pthread库实现线程的创建和同步。需要定义一个信号量S，表示资源的个数。然后，使用P操作和V操作来实现进程的互斥。 2. 多进程同步方法的实现： 多进程同步方法的实现使用C语言编写，使用fork函数创建子进程，并使用wait函数等待子进程的结束。需要定义一个信号量S，表示资源的个数。然后，使用P操作和V操作来实现进程的互斥。 六、总结 本实验报告总结了Linux系统下的PV操作的设计和实现，解决了多线程和多进程同步问题。实验结果表明，使用PV操作可以有效地解决多线程和多进程同步问题，提高了系统的效率和稳定性。