Linux内核模块与多线程同步：十字路口交通管理

"project1 同步互斥和Linux内核模块1" 在这个实验项目中，学生将深入学习Linux环境下的线程编程和内核模块开发。实验的主要目标包括理解和运用Linux系统调用、pthread线程库，以及解决多线程同步与互斥问题。此外，还将探索Linux内核模块的编写，以增强对操作系统内部运作的理解。 实验内容基于一个经典的死锁问题——十字路口车辆通行。问题中，四个方向的车辆需要按照特定规则安全地通过交叉口，而避免发生死锁和饥饿现象。交通规则规定，同一方向的车辆应按右侧优先原则依次通过，当多个方向的车辆同时到达时，右侧车辆有优先权。为了实现这一规则，需要使用线程的同步和互斥机制。 具体来说，实验要求如下： 1. **线程设计**：每个车辆作为一个独立的线程运行，因此需要创建四种类型的线程，分别对应四个方向。 2. **同步与互斥**：使用pthread库中的互斥锁（mutex）和条件变量（condition variable）来确保线程间的同步。互斥锁用于保护共享资源，防止并发访问导致的数据不一致；条件变量则用来在线程间进行协调，让车辆根据交通规则等待或通行。 3. **避免死锁**：设计策略确保车辆不会陷入无法前进的状态。这可能需要巧妙地安排线程的等待和唤醒逻辑，以及避免使用可能导致死锁的AND型信号量。 4. **避免饥饿**：保证所有线程都有公平的访问机会，不能让某个线程长时间等待而无法执行。 5. **非单点调度**：任何线程都不能控制所有其他线程的调度，以保持系统的并发性和动态性。 6. **禁止AND型信号量**：车辆不应要求同时满足两个条件（如南北车辆同时检查东西象限是否为空）才能通行，以避免降低并发性和引发不公平。 实验过程中，学生需要详细设计车辆通过十字路口的算法，确保其正确性和效率。代码中应有充足的注释，以便于理解和审查。通过这个实验，学生不仅会提升Linux编程技能，还会加深对操作系统核心概念的理解，特别是并发控制和资源管理方面。