设计并实现一个简单的进程管理模块,包括进程的创建、调度、同步和终止。 要求:能够展示进程的多种状态转换,实现进程的优先级调度算法,并确保进程同步和互斥的正确性。使用C语言
时间: 2024-12-21 11:27:35 浏览: 24
设计一个简单的进程管理模块通常涉及以下几个关键部分:
1. **进程结构体**:定义一个进程结构体,包含进程ID、当前状态(如就绪、运行、等待等)、优先级、任务函数指针以及同步相关数据结构。
```c
typedef struct {
pid_t pid; // 进程ID
enum { IDLE, RUNNABLE, BLOCKED } state; // 状态枚举
int priority; // 优先级
void (*function)(void*); // 任务函数
pthread_mutex_t mutex; // 互斥锁
pthread_cond_t cond; // 条件变量
} Process;
```
2. **进程创建**:创建新进程,分配内存并初始化状态、优先级等信息。
```c
Process* create_process(void (*func)(void*), int priority) {
Process* proc = malloc(sizeof(Process));
if (proc != NULL) {
proc->pid = getpid();
proc->state = IDLE;
proc->priority = priority;
proc->function = func;
// 初始化互斥锁和条件变量
pthread_mutex_init(&proc->mutex, NULL);
pthread_cond_init(&proc->cond, NULL);
return proc;
}
return NULL;
}
```
3. **进程调度**:使用优先级调度算法,比如先来先服务(FCFS),短进程优先(SRTF),抢占式优先级(RR)等。这里我们演示简单版本的优先级调度:
```c
int compare_priority(const void* a, const void* b) {
return ((Process*)a)->priority - ((Process*)b)->priority;
}
void schedule(Process* processes[], int count) {
qsort(processes, count, sizeof(Process*), compare_priority);
for (int i = 0; i < count; i++) {
if (processes[i]->state == RUNNABLE) {
// 将第一个优先级最高的RUNNABLE进程设置为运行
// 实现过程:修改其状态,获取锁,执行函数,释放锁,唤醒可能阻塞的线程
...
}
}
}
```
4. **进程同步**:使用互斥锁和条件变量控制并发访问共享资源。
```c
void task_function(void* arg) {
Process* proc = (Process*)arg;
pthread_mutex_lock(&proc->mutex);
// 执行任务...
// 当需要其他操作时,如等待信号
while (!should_yield()) {
pthread_cond_wait(&proc->cond, &proc->mutex);
}
// 更新状态后,可能需要唤醒其他进程
pthread_cond_signal(&proc->cond);
pthread_mutex_unlock(&proc->mutex);
}
```
5. **进程终止**:当收到终止请求时,改变进程状态并清除资源。
```c
void terminate_process(Process* proc) {
proc->state = TERMINATED;
pthread_mutex_destroy(&proc->mutex);
pthread_cond_destroy(&proc->cond);
free(proc);
}
```
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