Ubuntu环境下实现读者写者问题的操作系统课设

本文档是关于操作系统课程设计的实践报告，主要探讨了如何在Ubuntu操作系统环境下实现读者写者问题的解决方案。报告详细介绍了设计思路、要求、详细设计过程以及调试运行的结果，同时还提供了源代码供参考。 在操作系统中，读者写者问题是多线程并发控制的一个经典问题，它涉及到资源共享和并发访问的同步问题。在这个问题中，读者和写者共享一个数据区域，但读写操作有特定的限制： 1. 写-写互斥：不允许两个或更多的写者同时进行写操作，以防止数据冲突。 2. 读-写互斥：不允许一个读者和一个写者同时进行操作，因为写操作可能改变数据，影响读者读取。 3. 读-读允许：允许多个读者同时读取数据，因为读操作不会改变数据。 设计要求包括： 1. 使用线程实现读者和写者的并发操作，并实现正确的同步算法。 2. 在操作完成后显示存储区的内容、当前指针位置和线程的标识符。 3. 至少有3个读者和2个写者参与。 4. 共享对存储区操作的函数代码，确保多线程间的协作。 设计思路遵循读者写者问题的经典解决方案，考虑了读者优先和写者优先的策略，以确保读写操作的正确顺序。在详细设计部分，报告分别讨论了以下几个关键步骤： 4.1 创建互斥对象：通过定义整型变量如`mutex`, `rcount`, `wcount`, `rwq`, 和 `wwq`，来实现互斥锁和计数器，用于跟踪读者和写者的数量及状态。 4.2 读者进入线程：设计`rcome()`函数，当读者尝试访问数据时，会检查缓冲区是否被写者占用，若无写者，计数器增加，允许读者继续。 4.3 读者离开线程：读者完成读操作后，通过`rleave()`函数减少读者计数。 4.4 写者进入线程：`wcome()`函数确保没有其他写者或读者正在访问，才允许写者开始写操作。 4.5 写者离开线程：写者完成写操作后，通过`wleave()`函数释放资源，可能允许其他读者或写者进入。 4.6 主函数的设计：主函数协调各个线程的创建与销毁，监控整个系统的运行状态。 5. 设计环境：在Ubuntu操作系统下进行，这可能意味着使用Linux系统提供的线程API，如pthread库。 6. 调试运行结果：这部分展示了程序运行时的输出，验证了设计的正确性。 7. 设计小结：对整个设计过程进行总结，可能包括遇到的问题、解决方案和改进的建议。 8. 附录（源程序）：提供了完整的源代码供参考。 9. 参考文献：列出相关研究和参考资料，有助于深入理解读者写者问题和并发控制。 这个课程设计不仅涵盖了读者写者问题的基本概念，还涉及到了实际的编程实现，对于理解和掌握操作系统中的同步机制具有重要意义。通过这个项目，学生可以学习到如何在实际环境中解决并发控制问题，提升其在操作系统领域的技能。