操作系统内核实验之 读者-写者实现

操作系统内核实验之 读者-写者实现

第一部分：说明

读者-写者问题经典的线程同步问题的一个模型，于是我制作本文，希望对学习操作系统实现的有所帮助！更希望和广大编程爱好者交朋友！至于读者-写者问题我在这也不详细的叙述了，既然您看到这个文档，我想你应该是理解了读者写者问题的了，所以我直接从代码入手，同时有简单的说明。如果你有什么地方看不懂，可以以以下的方式联系我：

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特别说明：本问文档的实现技术是：

《windows内核实验教程》 机械工业出版社ISBN:7-111-10880-9/TP.2600

其中的版权也归原书所有！我希望见到本文档的人可以保证原书的版权！我只是对其中的部分进行了整理！

特别提示：

如果为了测试您对操作系统理论水平和设计，那么希望你先不要看本文档！自己独立的试着设计！

                                                                    第二部分：实现

   操作系统实验之 读者-写者实现代码说明文档

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读者-写者的读写限制（包括读者优先和写者优先）

1）写-写互斥，即不能有两个写者同时进行写操作

2）读-写互斥，即不能同时有一个读者在读，同时却有一个写者在写

3）读读允许，即可以有2个以上的读者同时读

读者优先的限制：

        如果一个读者申请读操作时，已经有一个读者在读，则该读者可以直接读

写者优先的限制：

        如果一个读者申请读操作时，有写者在等待访问共享资源时，则该读者要等到没有写者处于等的状态时才能开始读操作

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测试数据的格式

    在文件 thread.dat 中，

1 r 3 5

2 w 4 5

....

其中第一个代表线程的ID，第二个字段代表是读操作还是写操作，第三个字段代表操作的开始时间，第4个字段是持续时间。

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分析：

 

 将所有的读者和所有的写者分别放进两个等待队列中，当读允许时就让读者队列释放一个或多个读者，当写允许时，释放第一个写者操作。

 

读者优先：

         如果没有写者正在操作，则读者不需要等待，用一个整型变量readcount记录当前的读者数目，用于确定是否释放写者线程，（当readcout=0 时，说明所有的读者都已经读完，释放一个写者线程），每个 读者开始读之前都要修改readcount,为了互斥的实现对readcount 的修改，需要一个互斥对象Mutex来实现互斥。

         另外，为了实现写-写互斥，需要一个临界区对象 write,当写者发出写的请求时，必须先得到临界区对象的所有权。通过这种方法，可以实现读写互斥，当readcount=1 时，（即第一个读者的到来时，），读者线程也必须申请临界区对象的所有权.

         当读者拥有临界区的所有权，写者都阻塞在临界区对象write上。当写者拥有临界区对象所有权时，第一个判断完readcount==1 后，其余的读者由于等待对readcount的判断，阻塞在Mutex上！

 

写者优先：

写者优先和读者优先有相同之处，不同的地方在：一旦有一个写者到来时，应该尽快让写者进行写，如果有一个写者在等待，则新到的读者操作不能读操作，为此添加一个整型变量writecount,记录写者的数目，当writecount=0时才可以释放读者进行读操作！

    为了实现对全局变量writecount的互斥访问，设置了一个互斥对象Mutex3。

    为了实现写者优先，设置一个临界区对象read,当有写者在写或等待时，读者必须阻塞在临界区对象read上。

    读者除了要一个全局变量readcount实现操作上的互斥外，还需要一个互斥对象对阻塞在read这一个过程实现互斥，这两个互斥对象分别为mutex1和mutex2。

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 所用的API: 参数略（MSDN查看）//代码中有部分没有使用，但是可以在其他地方自己设计程序的时候使用。

1.CreateThread()；

2.ExitThread();

3.Sleep();

4.CreateMutex();

5.ReleaseMutex();

6.WaitForSingleObject();

7.WaitForMutipleObjects();

8.CreateSemapore();

9.ReleaseSemapore();

10.InitializeCriticalSection();

11.EnterCriticalSection();

12.LeaveCriticalSection();

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原代码文件名：

1.ReaderAndWriter.CPP   // 具体的实现

2.thread.dat             //辅助的文件，但是必不可以少。

第三部分：代码

一．ReaderAndWriter.CPP文件的具体内容：

// 来自:windows 内核实验教程

// 机械工业出版社

// ISBN:7-111-10880-9/TP.2600

//制作者:yuhejun@126.com

// For more information:www.surstar.com

// 2005.11.9

// beijing changping

// Debug Vision

// Description:这是一个关于操作系统内核实验的一段程序,读者和写者的问题的模拟实现.

// 开发环境:WINXP +VC6  Console Application

 

 

#include "windows.h"

#include <conio.h>

#include <stdlib.h>

#include <fstream.h>

#include <io.h>

#include <string.h>

#include <stdio.h>

 

#define READER 'R'                   //读者

#define WRITER 'W'                   //写者

#define INTE_PER_SEC 1000            //每秒时钟中断的数目

#define MAX_THREAD_NUM 64            //最大线程数

#define MAX_FILE_NUM 32              //最大文件数目数

#define MAX_STR_LEN 32               //字符串的长度

 

int readcount=0;                     //读者数目

int writecount=0;                    //写者数目

CRITICAL_SECTION RP_Write;           //临界资源

CRITICAL_SECTION cs_Write;

CRITICAL_SECTION cs_Read;

struct ThreadInfo

{

       int serial;                      //线程序号

       char entity;                     //线程类别(判断是读者还是写者线程)

       double delay;                    //线程延迟时间

       double persist;                  //线程读写操作时间

};

 

 

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// 读者优先---读者线程

//P:读者线程信息

 

 

 

void RP_ReaderThread(void *p)

{

 

       //互斥变量

       HANDLE h_Mutex;

       h_Mutex=OpenMutex(MUTEX_ALL_ACCESS,FALSE,"mutex_for_readcount");

      

      

       DWORD wait_for_mutex;            //等待互斥变量所有权

       DWORD m_delay;                   //延迟时间

       DWORD m_persist;                 //读文件持续时间

       int m_serial;                    //线程序号

       //  从参数中获得信息

       m_serial=((ThreadInfo*)(p))->serial ;

       m_delay=(DWORD)(((ThreadInfo*)(p))->delay *INTE_PER_SEC);

       m_persist=(DWORD)(((ThreadInfo*)(p))->persist *INTE_PER_SEC);

       Sleep(m_delay);                  //延迟等待

 

 

       printf("Reader thread %d sents the reading require.\n",m_serial);

      

 

 

       //等待互斥信号,保证对ReadCount