Linux信号量机制

大作业

信号量机制

姓名：

学号：

班级：010914

日期：2012年5月日 ---Linux

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1 需求说明

进程A、B、C，分别调用过程get、copy、put对缓冲区S和T进行操作。其中get负责从文件F_in中把数据块读入并输出缓冲区S，copy负责从S中提取数据块并复制到缓冲区T中，put负责从缓冲区T中取出信息存入到本地文件F_out中。实现get、copy、put的操作过程。

get 缓冲区S copy 缓冲区T put

功能需求：

提供与用户交互的界面，用户可指定输入、输出文件以及缓冲区大小 利用信号量实现互斥

同时产生多个get、copy和put线程，利用信号量实现多个相同功能的线程间的通

信，避免临界资源的非法访问，可参考读写者问题解决方案 支持文件输入、输出

非功能需求：

程序应有较好的容错性（即能对用户输入的命令进行判断，并对错误的命令进行错

误处理）

过程需求：

使用vi进行代码的编写 使用make工具建立工程

将实现不同类别功能的函数写到不同的.c文件中，并使用makefile链接编译。

2 设计说明 2.1 结构设计

进程1通过get函数将源文件载入缓冲区S；

进程2通过copy函数将数据从缓冲区S复制到缓冲区T内； 进程3通过put函数将缓冲区T内的数据输出到目标文件。

2.2 功能设计

1.提供与用户交互的界面，用户可指定输入、输出文件以及缓冲区大小。 2.利用信号量实现互斥。

3.同时产生多个get、copy和put线程，利用信号量实现多个相同功能的线程间的通信，避免临界资源的非法访问。

3 测试和使用说明 3.1 使用说明

1、执行make命令，编译程序test； 2、执行test；

3、输入源文件的路径 4、输入目标文件的文件名 5、输入缓冲区大小 6、程序执行完毕

3.2 测试说明

执行make命令，编译test。

输入文件fin内容如上图。

./fin

运行可执行程序test，程序请求用户指定输入文件、输出文件和缓冲区大小。程序获取用户输入后，根据设计要求将输入文件的内容复制到输出文件中，并显示执行过程和执行状态。

输出文件fout如上图所示。

4 程序清单

头文件para.h

#include #include #include

#include #include #include #include

#define PERMS S_IRUSR|S_IWUSR

FILE *fin,*fout;

int S_sem,S_n,S_e,T_sem,T_n,T_e;

int end_mark;

struct sembuf semwait,semsignal;

C文件sem.c

#include #include #include #include #include #include #include #include #include void init_semaphore_struct(struct sembuf *sem,int semnum,int semop,int semflg) {

sem->sem_num = semnum; sem->sem_op = semop; sem->sem_flg = semflg; }

int del_semaphore(int semid) {

#if 1

return semctl(semid,0,IPC_RMID); #endif }

C文件get.c

#include

#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include \"para.h\"

void get(int BUF_SIZE) {

long length,times;

int S_segment_id;

char *S_shared_memory; char string[1024];

struct shmid_ds shmbuffer;

memset(string,'\\0',1024);

S_segment_id = shmget(99,BUF_SIZE,IPC_CREAT|0666); S_shared_memory = (char *)shmat(S_segment_id,NULL,0); shmctl(S_segment_id,IPC_STAT,&shmbuffer);

fseek(fin,0,SEEK_END); length = ftell(fin); fseek(fin,0,SEEK_SET);

times = length / BUF_SIZE;

while( times ) {

fread(string,BUF_SIZE,1,fin);

semop(S_e,&semwait,1); semop(S_sem,&semwait,1);

strcpy(S_shared_memory,string);

printf(\"Get File_input to Buffer_S OK,%s\\n\

semop(S_sem,&semsignal,1); semop(S_n,&semsignal,1);

times--; }

printf(\"End Getting.\\n\"); shmdt(S_shared_memory); }

C文件copy.c

#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include \"para.h\"

void copy(int BUF_SIZE) {

char string[1024];

int T_segment_id;

char *T_shared_memory;

struct shmid_ds T_shmbuffer;

T_segment_id = shmget(100,BUF_SIZE,IPC_CREAT|0666); T_shared_memory = (char *)shmat(T_segment_id,NULL,0); shmctl(T_segment_id,IPC_STAT,&T_shmbuffer);

int S_segment_id;

char *S_shared_memory;

struct shmid_ds S_shmbuffer;

S_segment_id = shmget(99,BUF_SIZE,IPC_CREAT|0666); S_shared_memory = (char *)shmat(S_segment_id,NULL,0); shmctl(S_segment_id,IPC_STAT,&S_shmbuffer);

while(!end_mark) {

}

semop(S_n,&semwait,1); semop(S_sem,&semwait,1);

strcpy(string,S_shared_memory);

memset(S_shared_memory,'\\0',BUF_SIZE);

semop(S_sem,&semsignal,1); semop(S_e,&semsignal,1);

semop(T_e,&semwait,1); semop(T_sem,&semwait,1);

strcpy(T_shared_memory,string);

printf(\"Copy Buffer_S to Buffer_T OK,%s\\n\

semop(T_sem,&semsignal,1); semop(T_n,&semsignal,1); }

printf(\"End Copy.\\n\"); shmdt(S_shared_memory); shmdt(T_shared_memory);

C文件put.c

#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include \"para.h\"

void put(int BUF_SIZE) {

int T_segment_id;

char *T_shared_memory;

struct shmid_ds T_shmbuffer;

}

T_segment_id = shmget(100,BUF_SIZE,IPC_CREAT|0666); T_shared_memory = (char *)shmat(T_segment_id,NULL,0); shmctl(T_segment_id,IPC_STAT,&T_shmbuffer);

while(!end_mark) {

semop(T_n,&semwait,1);

semop(T_sem,&semwait,1);

if (fprintf(fout,\"%s\

printf(\"Put Buffer_T to File_input OK,%s\\n\ memset(T_shared_memory,'\\0',BUF_SIZE);

semop(T_sem,&semsignal,1); semop(T_e,&semsignal,1); }

printf(\"End Putting.\\n\"); shmdt(T_shared_memory);

C文件main.c

#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include

#include \"para.h\"

void stop() {

end_mark = 1; }

void main()

{

int BUF_SIZE;

char *input = (char *)malloc(1024); memset(input,'\\0',1024);

init_semaphore_struct(&semwait,0,-1,0); init_semaphore_struct(&semsignal,0,1,0);

S_sem = semget(IPC_PRIVATE,1,PERMS); S_n = semget(IPC_PRIVATE,1,PERMS); S_e = semget(IPC_PRIVATE,1,PERMS); T_sem = semget(IPC_PRIVATE,1,PERMS); T_n = semget(IPC_PRIVATE,1,PERMS); T_e = semget(IPC_PRIVATE,1,PERMS);

semop(S_e,&semsignal,1); semop(S_sem,&semsignal,1); semop(T_e,&semsignal,1); semop(T_sem,&semsignal,1);

pid_t pid1,pid2;

while (1) {

printf(\"Please input the path of File_input:\"); scanf(\"%s\

if ( (fin = fopen(input,\"rt\")) == NULL ) printf(\"Can't find the file.\\n\"); else break; }

while (1) {

printf(\"Please input the path of File_output:\"); scanf(\"%s\

if ( (fout = fopen(input,\"wt\")) == NULL ) printf(\"Can't find the file.\\n\"); else break; }

while (1) {

printf(\"Please input the size of Buffer (interger less than 1024):\"); scanf(\"%d\

if ( BUF_SIZE > 1024 )

printf(\"The size of Buffer is too big.\\n\"); else break; }

while((pid1 = fork()) == -1);

if (pid1 > 0) {

get(BUF_SIZE); sleep(1);

kill(pid1,10);

wait(0); wait(0);

fclose(fin);

fclose(fout);

del_semaphore(S_sem); del_semaphore(S_n); del_semaphore(S_e); del_semaphore(T_sem); del_semaphore(T_n); del_semaphore(T_e); exit(0); } else {

while((pid2 = fork()) == -1);

if (pid2 > 0) {

signal(10,stop); copy(BUF_SIZE);

kill(pid2,12);

}

}

wait(0); exit(0); } else {

signal(12,stop); put(BUF_SIZE); exit(0); }

makefile文件makefile

test:main.o sem.o get.o copy.o put.o

cc main.o sem.o get.o copy.o put.o -o test main.o:main.c para.h cc -c main.c sem.o:sem.c cc -c sem.c get.o:get.c para.h cc -c get.c

copy.o:copy.c para.h cc -c copy.c put.o:put.c para.h cc -c put.c

clean:

rm -f *.o