操作系统实验：Windows与Linux下的生产者消费者问题

"北邮操作系统实验，关注生产者消费者问题，涉及Windows和Linux环境下的互斥锁和信号量实现，以及Windows API和Pthread API的多线程编程" 实验旨在让学生深入理解操作系统中的线程同步机制，特别是如何使用互斥锁和信号量来解决经典的生产者消费者问题。这个问题通常出现在多线程编程中，生产者线程负责生成数据，而消费者线程则消费这些数据。确保生产者不会在缓冲区满时继续生产，以及消费者不会在缓冲区空时尝试消费，是解决此问题的关键。 在Windows环境中，可以使用API函数如`CreateMutex`、`WaitForSingleObject`和`ReleaseMutex`来创建和管理互斥锁。互斥锁允许一次只有一个线程访问临界区，防止数据竞争。而在Linux系统中，可以使用POSIX线程库(Pthread)提供的`pthread_mutex_lock`、`pthread_mutex_unlock`和`pthread_cond_wait`、`pthread_cond_signal`等函数，实现类似的功能。信号量是一种更高级的同步原语，可以用于控制多个线程对共享资源的访问数量，既可以实现互斥，也可以实现同步。 实验还要求学生了解Linux内核中的`task_struct`结构体，这是进程控制块(PCB)在Linux中的实现。`task_struct`包含了关于进程状态、栈空间、标志、优先级、调度策略等关键信息。例如，`state`字段指示进程的状态，如`TASK_RUNNING`、`TASK_INTERRUPTIBLE`等；`stack`字段指向进程的栈空间；`rt_priority`表示实时优先级；`policy`字段定义了进程的调度策略，如`SCHED_OTHER`、`SCHED_FIFO`和`SCHED_RR`，分别对应于正常进程、先进先出和轮转调度。 通过这次实验，学生不仅能深化对操作系统底层机制的理解，还能掌握实际编程中解决并发问题的技巧，为今后的系统级编程和性能优化打下坚实基础。