用户程序 pc.c
知识点
信号量作用
mutex 是保证互斥访问缓存池
empty 是缓冲池里空位的剩余个数，即空缓冲区数，初始值为n
full 是用来记录当前缓冲池中已经占用的缓冲区个数,初始值为0
代码展示
#define __LIBRARY__ #include <unistd.h> #include <linux/sem.h> #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <linux/sched.h> _syscall2(sem_t *,sem_open,const char *,name,unsigned int,value) _syscall1(int,sem_wait,sem_t *,sem) _syscall1(int,sem_post,sem_t *,sem) _syscall1(int,sem_unlink,const char *,name) const char *FILENAME = "/usr/root/buffer_file"; /* 消费生产的产品存放的缓冲文件的路径 */ const int NR_CONSUMERS = 5; /* 消费者的数量 */ const int NR_ITEMS = 50; /* 产品的最大量 */ const int BUFFER_SIZE = 10; /* 缓冲区大小，表示可同时存在的产品数量 */ sem_t *metux, *full, *empty; /* 3个信号量 */ unsigned int item_pro, item_used; /* 刚生产的产品号；刚消费的产品号 */ int fi, fo; /* 供生产者写入或消费者读取的缓冲文件的句柄 */ int main(int argc, char *argv[]) { char *filename; int pid; int i; filename = argc > 1 ? argv[1] : FILENAME; /* O_TRUNC 表示：当文件以只读或只写打开时，若文件存在，则将其长度截为0（即清空文件） * 0222 和 0444 分别表示文件只写和只读（前面的0是八进制标识） */ fi = open(filename, O_CREAT| O_TRUNC| O_WRONLY, 0222); /* 以只写方式打开文件给生产者写入产品编号 */ fo = open(filename, O_TRUNC| O_RDONLY, 0444); /* 以只读方式打开文件给消费者读出产品编号 */ metux = sem_open("METUX", 1); /* 互斥信号量，防止生产消费同时进行 */ full = sem_open("FULL", 0); /* 产品剩余信号量，大于0则可消费 */ empty = sem_open("EMPTY", BUFFER_SIZE); /* 空信号量，它与产品剩余信号量此消彼长，大于0时生产者才能继续生产 */ item_pro = 0; if ((pid = fork())) /* 父进程用来执行消费者动作 */ { printf("pid %d:\tproducer created....\n", pid); /* printf()输出的信息会先保存到输出缓冲区，并没有马上输出到标准输出（通常为终端控制台）。 * 为避免偶然因素的影响，我们每次printf()都调用一下stdio.h中的fflush(stdout) * 来确保将输出立刻输出到标准输出。 */ fflush(stdout); while (item_pro <= NR_ITEMS) /* 生产完所需产品 */ { sem_wait(empty); sem_wait(metux); /* 生产完一轮产品（文件缓冲区只能容纳BUFFER_SIZE个产品编号）后 * 将缓冲文件的位置指针重新定位到文件首部。 */ if(!(item_pro % BUFFER_SIZE)) lseek(fi, 0, 0); write(fi, (char *) &item_pro, sizeof(item_pro)); /* 写入产品编号 */ printf("pid %d:\tproduces item %d\n", pid, item_pro); fflush(stdout); item_pro++; sem_post(full); /* 唤醒消费者进程 */ sem_post(metux); } } else /* 子进程来创建消费者 */ { i = NR_CONSUMERS; while(i--) { if(!(pid=fork())) /* 创建i个消费者进程 */ { pid = getpid(); printf("pid %d:\tconsumer %d created....\n", pid, NR_CONSUMERS-i); fflush(stdout); while(1) { sem_wait(full); sem_wait(metux); /* read()读到文件末尾时返回0，将文件的位置指针重新定位到文件首部 */ if(!read(fo, (char *)&item_used, sizeof(item_used))) { lseek(fo, 0, 0); read(fo, (char *)&item_used, sizeof(item_used)); } printf("pid %d:\tconsumer %d consumes item %d\n", pid, NR_CONSUMERS-i+1, item_used); fflush(stdout); sem_post(empty); /* 唤醒生产者进程 */ sem_post(metux); if(item_used == NR_ITEMS) /* 如果已经消费完最后一个商品，则结束 */ goto OK; } } } } OK: close(fi); close(fo); return 0; }
修改内核
编写 sem.h
文件位置：oslab/linux-0.11/include/linux
#ifndef _SEM_H #define _SEM_H #include <linux/sched.h> #define SEMTABLE_LEN 20 #define SEM_NAME_LEN 20 typedef struct semaphore{ char name[SEM_NAME_LEN]; int value; struct task_struct *queue; } sem_t; extern sem_t semtable[SEMTABLE_LEN]; #endif
编写 sem.c
#include <linux/sem.h> #include <linux/sched.h> #include <unistd.h> #include <asm/segment.h> #include <linux/tty.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/fdreg.h> #include <asm/system.h> #include <asm/io.h> //#include <string.h> sem_t semtable[SEMTABLE_LEN]; int cnt = 0; sem_t *sys_sem_open(const char *name,unsigned int value) { char kernelname[100]; int isExist = 0; int i=0; int name_cnt=0; while( get_fs_byte(name+name_cnt) != '\0') name_cnt++; if(name_cnt>SEM_NAME_LEN) return NULL; for(i=0;i<name_cnt;i++) kernelname[i]=get_fs_byte(name+i); int name_len = strlen(kernelname); int sem_name_len =0; sem_t *p=NULL; for(i=0;i<cnt;i++) { sem_name_len = strlen(semtable[i].name); if(sem_name_len == name_len) { if( !strcmp(kernelname,semtable[i].name) ) { isExist = 1; break; } } } if(isExist == 1) { p=(sem_t*)(&semtable[i]); //printk("find previous name!\n"); } else { i=0; for(i=0;i<name_len;i++) { semtable[cnt].name[i]=kernelname[i]; } semtable[cnt].value = value; p=(sem_t*)(&semtable[cnt]); //printk("creat name!\n"); cnt++; } return p; } int sys_sem_wait(sem_t *sem) { cli(); while( sem->value <= 0 ) sleep_on(&(sem->queue)); sem->value--; sti(); return 0; } int sys_sem_post(sem_t *sem) { cli(); sem->value++; if( (sem->value) <= 1) wake_up(&(sem->queue)); sti(); return 0; } int sys_sem_unlink(const char *name) { char kernelname[100]; int isExist = 0; int i=0; int name_cnt=0; while( get_fs_byte(name+name_cnt) != '\0') name_cnt++; if(name_cnt>SEM_NAME_LEN) return NULL; for(i=0;i<name_cnt;i++) kernelname[i]=get_fs_byte(name+i); int name_len = strlen(name); int sem_name_len =0; for(i=0;i<cnt;i++) { sem_name_len = strlen(semtable[i].name); if(sem_name_len == name_len) { if( !strcmp(kernelname,semtable[i].name)) { isExist = 1; break; } } } if(isExist == 1) { int tmp=0; for(tmp=i;tmp<=cnt;tmp++) { semtable[tmp]=semtable[tmp+1]; } cnt = cnt-1; return 0; } else return -1; }
文件位置：oslab/linux-0.11/kernel
