Linux操作系统实验：进程同步与哲学家进餐问题

"操作系统实验二涉及进程同步，主要讲解如何使用Linux的进程同步机制来解决经典进程同步问题，如哲学家进餐问题，并通过实验实现生产者/消费者模型的同步与互斥。实验使用虚拟机VMWare12，操作系统为kalilinux，编辑器为Gedit，编译器为Gcc。" 在操作系统中，进程同步是确保多个并发进程正确协调执行的关键技术。本实验旨在让学生掌握基本的同步算法，理解经典进程同步问题的本质，例如哲学家进餐问题，并学会使用Linux提供的进程同步机制，如信号量。实验内容分为三个部分： 1. **哲学家进餐问题**：这是一个经典的并发控制问题，描述了五个哲学家围坐一桌，每人都需要两根筷子吃饭。如果每个人都同时拿起左右筷子，可能会导致死锁，即所有哲学家都无法进食。为解决这个问题，实验中使用了信号量机制，创建了5个初始值为1的信号量，分别对应5根筷子。每个哲学家在拿起筷子前需执行P操作（等待），使用完后执行V操作（释放）。通过这样的机制，可以避免所有哲学家同时拿取筷子，防止死锁。 2. **解决哲学家进餐问题的方法**：除了上述的信号量解决方案，实验还介绍了其他策略，如限制同时拿取筷子的哲学家数量，或者规定拿筷子的顺序。这些方法旨在确保至少有一位哲学家能成功进食，防止死锁。 3. **生产者/消费者问题**：这是另一个常见的同步问题，涉及两个类型的进程：生产者负责生产物品，消费者负责消费。实验要求设计程序，创建4个进程（或线程）来模拟生产者和消费者，实现它们之间的同步（避免消费者在无物品时等待，或生产者在满库存时继续生产）和互斥（确保同一时间只有一个进程访问共享资源，如存储物品的缓冲区）。 实验步骤包括学习和使用Linux的信号量集，这是System V IPC的一部分，它允许对多个信号量进行原子操作，简化了同步代码的编写。学生需要理解P（wait）和V（signal）操作的含义，以及如何在实际编程中应用这些概念来解决并发问题。 通过这个实验，学生不仅会掌握基本的同步算法和Linux的同步机制，还能锻炼解决问题和编写多线程程序的能力，这对于理解和设计复杂并发系统至关重要。