进程的同步实验报告

操作系统 实 验 报 告

哈尔滨工程大学 计算机科学与技术学院

进程的同步

一．实验概述

1. 实验名称：进程的同步 2. 实验目的：

1） 使用 EOS 的信号量，编程解决生产者—消费者问题，理解进程同步的意义； 2） 调试跟踪 EOS 信号量的工作过程，理解进程同步的原理；

3） 修改 EOS 的信号量算法，使之支持等待超时唤醒功能（有限等待），加深理

解进程同步的原理。

3. 实验类型：验证+设计 4. 实验内容：

1） 准备实验

2） 使用 EOS 的信号量解决生产者－消费者问题 3） 调试 EOS 信号量的工作过程 4） 修改 EOS 的信号量算法

二．实验环境

操作系统：windows XP 编译器：Tevalaton OS Lab 语言：C 三．实验过程

1.设计思路和流程图

2.实验过程 1）准备实验，启动OS Lab，新建一个EOS Kernel项目和EOS应用程序，将EOS Kernel项目中生成的SDK文件覆盖到ROS应用程序项目文件夹中的SDK文件夹；

2）使用pc.c文件中的源代码，替换之前创建的EOS应用程序项目中EOSApp.c文件中的代码，并生成项目，启动调试，忽略调试的异常，立即激活虚拟机窗口中查看生产者－消费者同步执行的过程，结束此次调试；

3）信号量结构体（SEMAPHORE）中的各个成员变量是由 API 函数 CreateSemaphore 的对应参数初始化的。

创建信号量，启动调试EOS应用程序，在OS Lab弹出的调试异常对话框中选择“是”，进入异常调试，在main函数中创建Empty信号量的代码行添加断点；

EmptySemaphoreHandle = CreateSemaphore(BUFFER_SIZE, BUFFER_SIZE, NULL);

4）启动调试，逐语句调试进入CreateSemaphore 函数。可以看到此 API 函数只是调用了EOS内核中的PsCreateSemaphoreObject 函数来创建信号量对象，继续逐语句调试试进入 semaphore.c 文件中的 PsCreateSemaphoreObject 函数。在此函数中，会在 EOS 内核管理的内存中创建一个信号量对象（分配一块内存），而初始化信号量对象中各个成员的操作 是在 PsInitializeSemaphore 函数中完成的；

5）在semaphore.c文件的顶部查找到 PsInitializeSemaphore 函数的定义，在此函数的第一行代码处添加一个断点，继续调试，，到断点处中断。观察PsInitializeSemaphore 函数中用来初始化信号量结构体成 员的值，应该和传入CreateSemaphor函数的参数值是一致的；

6）逐过程单步调试 PsInitializeSemaphore函数执行的过程，查看信号量结构体被初始化的过程。 打开“调用堆栈”窗口，查看函数的调用层次；

7）等待信号量（不阻塞），删除所有的断点（防止有些断点影响后面的调试）， 在 eosapp.c 文件的 Producer 函数中，等待 Empty信号量的代码行添加一个断点；

WaitForSingleObject(EmptySemaphoreHandle, INFINITE);

8）继续调试，到断点处中断，WaitForSingleObject 函数最终会调用内核中的PsWaitForSemaphore函数完成等待操作。所以， 在 semaphore.c 文件中 PsWaitForSemaphore 函数的第一行添加一个断点。

在断点处中断后，逐过程调试，直到完成 PsWaitForSemaphore 函数中的所有操作。可以看到此次执行并没有 进行等待，只是将 Empty 信号量的计数减少了 1（由 10 变为了 9）就返回了；

9）释放信号量（不阻塞），生产者和消费者刚开始执行时，用来放产品的缓冲区都是空的，所以生产者在第一次调用 WaitForSingleObject 函数等待 Empty 信号量时，应该不需要阻塞就可以立即返回；

删除所有的断点（防止有些断点影响后面的调试），在 eosapp.c 文件的 Producer 函数中，等待 Empty 信号量的代码行添加一个断点；

WaitForSingleObject(EmptySemaphoreHandle, INFINITE);

10）继续调试，到断点处中断，WaitForSingleObject 函数最终会调用内核中的PsWaitForSemaphore函数完成等待操作。所以， 在 semaphore.c 文件中 PsWaitForSemaphore

函数的第一行添加一个断点；

11）继续调试，在断点处中断，逐过程单步调试，，直到完成 PsWaitForSemaphore 函数中的所有操作。可以看到此次执行并没有 进行等待，只是将 Empty 信号量的计数减少了 1（由 10 变为了 9）就返回了；

12）释放信号量（不唤醒），删除所有的断点（防止有些断点影响后面的调试）， 在 eosapp.c 文件的Producer函数中，释放Full信号量的代码行添加一个断点。

ReleaseSemaphore(FullSemaphoreHandle, 1, NULL);

13）继续调试，到断点处中断，逐语句调试进入 ReleaseSemaphore 函数，继续按 F11 调试进入 PsReleaseSemaphoreObject 函数，使用 F10 单步调试，当黄色箭头指向第 269 行时使用 F11 单步调试，进入 PsReleaseSemaphore 函数，继续单步调试，直到完成 PsReleaseSemaphore 函数中的所有操作。可以看到此次执行没有唤 醒其它线程（因为此时没有线程在 Full 信号量上被阻塞），只是将 Full 信号量的计数增加了 1 （由 0 变为了 1）。

生产者线程通过等待 Empty 信号量使空缓冲区数量减少了 1，通过释放 Full 信号量使满缓冲区数量增 加了 1，这样就表示生产者线程生产了一个产品并占用了一个缓冲区；

14）等待信号量（阻塞），由于开始时生产者线程生产产品的速度较快，而消费者线程消费产品的速度较慢，所以当缓冲池中所 有的缓冲区都被产品占用时，生产者在生产新的产品时就会被阻塞。

结束之前的调试，删除所有的断点，按 F5 重新启动调试， …… 此处隐藏：5323字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……