模拟读者优先与写者优先问题的南大操作系统实验报告

资源摘要信息: "南京大学操作系统实验-模拟读者优先和写者优先问题" 知识点概述: 本次实验是关于操作系统中经典的读者-写者问题的模拟实现，涉及同步机制、并发控制和进程间通信等高级概念。在操作系统中，读者优先和写者优先是两种不同的并发控制策略，用于解决多个进程对共享资源的访问冲突。南京大学的这门课程实验要求学生通过编程实践这两种策略，并对实验结果进行分析报告。 实验目标和要求: 实验的目标是通过编程来模拟实现读者优先和写者优先的并发控制机制，并通过实验来分析这两种策略在不同场景下的表现和差异。 1. 读者优先(Reader-Preference)策略： - 当有读者正在读时，新到达的读者可以立即读取共享资源，而写者则需要等待所有读者完成。 - 如果有写者正在等待，新到的读者需要等待该写者完成写作才能开始读取。 - 这种策略倾向于保证读者的连续读操作，但可能导致写者饥饿。 2. 写者优先(Writer-Preference)策略： - 当有写者正在等待时，新到达的写者可以优先于新到达的读者进行写作。 - 如果有读者正在读，写者需要等待所有读者完成后再进行写操作。 - 这种策略倾向于保证写者的连续写操作，但可能导致读者饥饿。 实验内容和步骤: 1. 设计和实现读者优先和写者优先的同步机制。 2. 编写程序代码来模拟多个读者和写者进程对共享资源的访问。 3. 利用信号量(Semaphore)或锁(Mutex)等同步工具来控制对共享资源的访问，以防止竞态条件。 4. 在代码中实现适当的等待(Wait)和信号(Signal)操作，确保当读者或写者尝试访问资源时，系统能够正确地管理并发和同步。 5. 通过测试用例验证实现的读者优先和写者优先策略是否符合预期的并发控制行为。 6. 分析两种策略在不同负载下的性能表现，包括平均等待时间、响应时间和吞吐量等指标。 7. 编写实验报告，包括实验目的、设计思路、实验过程、结果分析和结论等部分。 相关知识点: - 进程同步与互斥：理解进程间的同步和互斥概念，以及它们在操作系统中的应用。 - 信号量：掌握信号量的定义、操作和在进程同步中的应用。 - 死锁：了解死锁的概念、产生的条件及预防策略。 - 竞态条件：识别和理解在并发系统中由于进程调度时序不当而导致的竞态条件问题。 - 编程语言（如C/C++/Java等）：具备在指定的编程语言环境中实现上述同步机制的能力。 - 测试与调试：使用调试工具进行代码测试和问题定位。 - 性能分析：能够通过实验或软件工具对程序的性能指标进行收集和分析。 实验的课程意义和价值: 通过本次实验，学生不仅能够加深对操作系统中并发控制机制的理解，而且能够将理论知识应用到实际问题中，增强软件开发和问题解决的能力。此外，实验过程中的问题分析和报告撰写也有助于提升学生的科学研究和文档编写技能。