Linux电梯模拟：进程通信与调度算法详解

本次实验主要目标是在Linux环境下，利用Qt5.10.1开发工具，实现一个模拟电梯运行的程序，着重探讨进程间（Process）与线程间（Thread）的通信与同步技术，并实现多种电梯调度算法，如期望最邻近算法、优先级调度算法、全响应调度算法和随机调度算法。电梯作为临界资源，其访问需要严格的互斥控制，以避免死锁问题。 程序开发需求涉及三层建筑，但实际模拟过程中设定了15层，以增加测试场景的复杂性和并行处理的稳定性。用户界面简洁明了，包括电梯内部控制视图，显示所有楼层按钮以及开门、关门和报警功能，以及外部各楼层的上下按钮，模拟实际乘坐电梯的交互体验。 电梯调度的关键在于资源互斥访问机制。当不同楼层的请求同时到达时，程序需要确保一次只有一个电梯执行上下操作，这就需要用到信号量（Semaphore）作为状态变量来协调。具体实现时，当电梯忙碌时，请求者会进入等待状态，直到电梯空闲。遵循的原则包括“空闲让进”（电梯空闲时，第一个请求者立即执行）、“忙则等待”（电梯正在运行时，其他请求者需等待）、“有限等待”（设定超时限制，防止无限等待）和“让权等待”（高优先级请求者可以打断低优先级请求者的执行）。 在进程与线程的通信方面，通过事件槽（Slot）和信号（Signal）机制，不同楼层的电梯请求通过按钮点击触发，然后传递给相应的处理函数。这展示了Qt中的回调函数和连接机制，实现了异步通信和事件驱动的编程模型。 在电梯调度算法实现部分，程序需要考虑多种策略来决定电梯的行动，如按照楼层距离最近的请求进行调度，或者依据预先设定的优先级顺序，或者随机分配。每种算法的实现都涉及到同步逻辑，确保电梯的正确运行和公平性。 实验过程中，可能会遇到的问题可能包括并发控制不当导致的死锁、资源竞争问题、调度算法效率低下等，通过调试和优化，确保程序的正确性和性能。最后，通过验收实验，验证程序是否满足预期功能和性能指标。 总结来说，这次实验不仅锻炼了对操作系统原理的理解，还提升了编程技能，特别是在并发编程、进程与线程同步以及资源管理方面的应用。