操作系统linux系统下实现pv操作Word下载.docx

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（3）终端的简单使用

（4）python3.5.2源码安装

2.多线程和多进程同步方法解决水果分配问题：

水果分配的问题：

桌上有一只盘子，每次只能放入5只水果。

爸爸专放苹果，

妈妈专放橘子，一个儿子专等吃盘子中的橘子，一个女儿专等吃盘子中的苹果.用P，V操作实现爸爸、妈妈、儿子、女儿进程的同步控制。

补充：

设有两个篮子，分别有若干个苹果或橘子，爸爸和妈妈将每次从水果篮子中拿出一个水果放入水果盘中，儿子女儿则挑选各自喜欢的水果。

（1）分析问题，写出伪代码

（2）线程实现

（3）进程实现

二、实验目的和要求

1.认识和学会使用linux系统：

Linux是一种可以在PC机上执行的类似UNIX的操作系统，是一个完全免费的操作系统。

1991年，芬兰学生LinusTorvalds开发了这个操作系统的核心部分，因为是Linus改良的minix系统，故称之为Linux.

2.理解线程和进程的互斥和同步原理：

同步是操作系统级别的概念,是在多道程序的环境下，存在着不同的制约关系，为了协调这种互相制约的关系，实现资源共享和进程协作，从而避免进程之间的冲突，引入了进程同步。

进程互斥是间接制约关系。

当一个进程进入临界区使用临界资源时，另一个进程必须等待。

只有当使用临界资源的进程退出临界区后，这个进程才会解除阻塞状态。

3.使用信号量和互斥量解决问题：

通过设置一个表示资源个数的信号量S，通过对信号量S的P和V操作来实现进程的的互斥。

P和V操作分别来自荷兰语Passeren和Vrijgeven，分别表示占有和释放。

PV操作是操作系统的原语，意味着具有原子性。

P操作首先减少信号量，表示有一个进程将占用或等待资源，然后检测S是否小于0,如果小于0则阻塞，如果大于0则占有资源进行执行。

V操作是和P操作相反的操作，首先增加信号量，表示占用或等待资源的进程减少了1个。

然后检测S是否小于0，如果小于0则唤醒等待使用S资源的其它进程。

三、环境配置

1.安装ubuntu

（1）下载系统镜像，ubuntu-16.04.1-desktop-amd64.iso

（2）制作启动U盘，使用Ultraiso软件将系统镜像写入U盘

（3）开机进入BIOS界面，从U盘启动。

（4）对磁盘分区，等待安装结束。

（5）设置root密码，sudopasswdroot命令后输入两遍密码。

2.熟悉ubuntu的使用

常用命令：

（1）su命令，切换用户

（2）pwd命令，打印当前工作目录的绝对路径

（3）ls命令，打印当前目录下的文件

（4）cd命令，切换工作目录

（5）mv命令，移动文件或目录

（6）rm命令，删除文件或目录

（7）shutdown命令，关闭计算机

（8）reboot命令，重启电脑

（9）tar命令，解压命令

3.安装vim编辑器

在终端下运行apt-getinstall–yvim即可。

安装结束后，输入vim命令，显示如下图就说明安装成功：

Figure1安装vim后输入vim显示的结果

4.源码安装python3.5.2

因为linux内置的python的版本为2.7.5，所以为了程序设计的方便，使用3.5.2版本的。

终端下输入python即可进入python交互模式。

安装前：

Figure2内置python运行结果

安装步骤：

（1）进入下载目录，tar–zxvfPython-3.5.2.tar.gz解压到当前目录下

（2）进入解压目录，cdPython-3.5.2

（3）验证系统配置，./configure

（4）编译和安装，make&

&

makeinstall

（5）建立软链接，在/usr/bin目录下生成python3的软链接文件

安装结果：

Figure3python3安装结果

四、设计思路

1.题目分析：

father、mather、son、daughter是四个线程或进程。

盘子plate是它们共享的变量，对盘子的操作要互斥。

Father和daughter要对apple同步。

Mother和son要对orange同步。

2.伪代码：

father：

while（True）:

p（empty）

p（mutex）

putapple

v（mutex）

v（apple）

mother：

p（empty）

p（mutex）

putorange

v（mutex）

v（orange）

son：

p（orange）

getorange

v（empty）

daughter：

p（apple）

getapple

五、代码实现

1.线程实现

（1）原理

threading.py模块提供了对线程的操作。

创建线程threading.Thread（target,args）,target是要运行的函数，args是函数所需的参数。

创建信号量threading.Semaphore（value）,value是信号量的初始值。

acquire（）信号量-1，当为0时，阻塞当前线程。

release（）信号量+1，大于0，唤醒等待此信号量的一个线程。

创建互斥锁，threading.Lock（）,acquire（）加锁，release（）解锁。

（2）变量

定义list类型的apples_basket存放所有的苹果

定义list类型的oranges_basket存放所有的橘子

定义list类型的plate当做水果盘，可以放入苹果和橘子

定义方法father,用于将苹果放入水果盘，也就是把apples_basket的一个苹果，放入plate列表中。

并打印相关信息。

定义方法mather,用于将苹果放入水果盘，也就是把oranges_basket的一个橘子，放入plate列表中。

定义方法son,用于从水果盘取出一个橘子，也就是把plate的一个橘子，拿出来，并打印相关信息。

定义方法daughter,用于从水果盘取出一个苹果，也就是把plate的一个苹果，拿出来，并打印相关信息。

（3）代码

importrandom

importthreading

importtime

empty=threading.Semaphore（5）#盘子的容量

apple=threading.Semaphore（0）#同步苹果的信号量

orange=threading.Semaphore（0）#同步橘子的信号量

mutex=threading.Event（）#表示四个进程互斥的访问盘子

plate=list（）#模拟水果盘

lock=threading.Lock（）#plate互斥锁

mutex.set（）#设置为True

deffather（basket）:

globalempty,mutex,lock,apple

whilelen（basket）!

=0:

#当苹果篮子中没有苹果，则终止

#1.p（empty）

empty.acquire（）#将容量empty减去1

#2.p（mutex）

mutex.clear（）#mutex设置为False其它线程将等待

#3.putapple

iflock.acquire（）:

temp=basket.pop（）

plate.append（temp）#从苹果篮子里拿出一个苹果放入水果盘

print（'

->

fatherputanapple（{0}）intoplate.'

.format（temp））

currentplate='

plate）

lock.release（）

#4.v（mutex）

mutex.set（）#mutex设置为True，其它线程可以使用

#5.v（apple）

apple.release（）

time.sleep（random.random（））

defmother（basket）:

globalempty,mutex,lock,orange

#当橘子篮子中没有橘子，则终止

#3.put（orange）

plate.append（temp）

motherputanorange（{0}）intoplate.'

#5.v（orange）

orange.release（）

defson（count）:

foriinrange（count）:

#1.p（orange）

orange.acquire（）#orange-1

#3.getorange

forfruitinplate:

iffruit.startswith（'

Orange'

）:

temp=fruit

plate.remove（fruit）

break

sontakeanorange（{0}）fromplate.'

#5.v（empty）

empty.release（）#将empty+1

defdaughter（count）:

foriinrange（count）