Ubuntu下使用信号量解决生产者-消费者问题

"该资源主要涉及的是如何使用信号量解决操作系统中的生产者-消费者问题，以及在Ubuntu环境下实现信号量的编程练习。实验要求在Ubuntu系统下编写C语言程序`pc.c`，创建一个生产者进程和多个消费者进程，利用信号量进行进程间的同步和互斥。生产者向缓冲区写入数据，消费者从缓冲区读取并删除数据，同时限制缓冲区的最大容量。此外，还提到在Linux 0.11版本中实现简化版的信号量系统调用，包括`sem_open()`、`sem_wait()`、`sem_post()`和`sem_unlink()`。" 实验中涉及到的知识点包括： 1. **进程同步与互斥**：生产者-消费者问题是进程同步的经典案例，生产者进程生成产品放入缓冲区，而消费者进程取出产品。为了确保数据的一致性和避免竞态条件，需要同步机制。在这个实验中，使用信号量实现进程间的同步和互斥。 2. **信号量(Semaphore)**：信号量是一种用于实现进程间同步的机制，它可以是整数值，用于表示系统资源的数量或者作为状态标志。在实验中，会用到以下几种信号量操作： - `sem_open()`: 创建一个信号量，返回一个信号量句柄。 - `sem_close()`: 关闭一个信号量。 - `sem_wait()`: 消耗一个信号量单位，如果信号量值大于0，则减1并立即返回；否则，进程被阻塞，直到其他进程调用`sem_post()`。 - `sem_post()`: 向信号量添加一个单位，增加信号量值，如果有一个或多个进程因`sem_wait()`阻塞，则唤醒其中一个进程。 - `sem_unlink()`: 删除一个信号量。 3. **共享缓冲区**：生产者和消费者通过共享缓冲区进行通信。在C语言中，可以使用文件映射（mmap）或其他方式实现内存的共享。缓冲区大小有限，最多能容纳10个数，这需要通过信号量来控制。 4. **POSIX兼容性**：虽然Linux 0.11版本未实现完整的POSIX信号量，但实验要求实现一个简化的类POSIX版本，其接口与标准不完全一致，但具备基本的信号量功能。 5. **进程ID与输出**：消费者进程在读取并删除缓冲区中的数字后，会输出自己的进程ID和读取的数字，输出顺序可能会因进程调度而有所不同，但数字序列应该是从0递增到M。 6. **编程实践**：实验中提到的《UNIX环境高级编程》是一本经典教材，提供了关于Unix/Linux系统级编程的深入指导，对于理解信号量和相关系统调用的使用非常有帮助。 通过这个实验，学生不仅可以学习到信号量的理论知识，还能实际动手操作，体验到信号量在解决并发问题中的重要作用，同时锻炼了Linux系统编程能力。