Добавил:

informant Кафедра ВТ Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ"

Предмет:

Программирование в среде Linux

Файл:

lab9

.docx

Скачиваний:

Добавлен:

02.01.2023

Размер:

1.27 Mб

Скачать

☆

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра вычислительной техники

Отчет по лабораторной работе №9

по дисциплине «Организация процессов и программирование в среде Linux»

Студент гр.

Преподаватель

Разумовский Г.В.

Тема: ОБМЕН ДАННЫМИ ЧЕРЕЗ

РАЗДЕЛЯЕМУЮ ПАМЯТЬ

Цель работы: знакомство с организацией разделяемой памяти и системными функциями, обеспечивающими обмен данными между процессами.

Задание:

Написать 3 программы, которые запускаются в произвольном порядке и построчно записывают свои индивидуальные данные в один файл через определенный промежуток времени. Пока не закончит писать строку одна программа, другие две не должны обращаться к файлу. Частота записи данных в файл и количество записываемых строк определяются входными параметрами, задаваемыми при запуске каждой программы. При завершении работы одной из программ другие должны продолжить свою работу. Синхронизация работы программ должна осуществляться с помощью общих переменных, размещенных в разделяемой памяти.

Ход работы

Результат работы executable_0.cpp

Результат работы executable_1.cpp

Результат работы executable_2.cpp

Текст выходного файла

Written by program number 1

Written by program number 0

Written by program number 1

Written by program number 2

Written by program number 0

Written by program number 1

Written by program number 2

Written by program number 1

Written by program number 2

Written by program number 0

Written by program number 1

Written by program number 2

Written by program number 0

Written by program number 2

Текст executable_0.cpp

#include <iostream>

#include <fstream>

#include <string>

#include <cstring>

#include <unistd.h>

#include <sys/shm.h>

using namespace std;

struct LamportStruct //структура, объект которого является общим (видимым для всех!)

{

bool choosing[3]; //массив со значениями, показывающий, какие процессы в данный момент заняты выбором

int number[3]; //массив со значениями приоритетов каждого процесса

//если у двух процессов одинаковый номер в очереди, то первее обслуживается тот, у кого меньший номер j (в цикле)

};

int main (int argc, char *argv[])

{

// ---------- Подготовка ----------

if (argc != 3)

{

cout << "Syntax error. Not enough arguments, must be 2: \"./executable_0 interval_time number_of_strings\"!\n";

exit(-1);

}

if (atoi(argv[1]) < 1)

{

cout << "Syntax error. Interval time to write file argument must be in range [1; +inf)!\n";

exit(-1);

}

if (atoi(argv[2]) < 1)

{

cout << "Syntax error. Number of strings to write file argument must be in range [1; +inf)!\n";

exit(-1);

}

int program_id = 0;

int interval_time = atoi(argv[1]);

int number_of_strings = atoi(argv[2]);

int key = 420; // номер ключа для разделяемой памяти

string filename = "shared_file.txt";

bool shared_mem_seg_owner; //кто является владельцем разделяемой памяти (текущий ли процесс?)

int shared_mem_seg_ptr; //указатель на разделяемую память

int local_token = -1; //номер текущего приоритета

string written_string = "Written by program number " + to_string(program_id) + "\n";

LamportStruct* shared_mem_seg; // необходимые для алгоритма данные

cout << "---------- PROGRAM NUMBER " << program_id << " ----------\n";

cout << "---------- OUTPUT FILENAME IS " << filename << " ----------\n";

cout << "---------- INTERVAL TIME/NUMBER OF STRINGS: " << interval_time << "/" << number_of_strings << " ----------\n";

cout << "---------- KEY IS " << to_string(key) << " ----------\n";

// ---------- Создание/открытие разделяемой памяти ----------

shared_mem_seg_ptr = shmget(key, sizeof(LamportStruct), 0666 | IPC_CREAT | IPC_EXCL);

if (shared_mem_seg_ptr != -1)

{

shared_mem_seg_owner = true;

cout << "SHARED MEMORY SEGMENT HAS BEEN CREATED\n\n";

}

else

{

shared_mem_seg_ptr = shmget(key, sizeof(LamportStruct), 0666 | IPC_CREAT);

if(shared_mem_seg_ptr == -1)

{

cout << "SHARED MEMORY SEGMENT HAS NOT BEEN OPENED\n\n";

exit(-1);

}

else

{

cout << "SHARED MEMORY SEGMENT HAS BEEN OPENED\n\n";

}

// ---------- Включение разделяемой памяти в адресное пространство процесса ----------

shared_mem_seg = (LamportStruct*)shmat(shared_mem_seg_ptr, 0, 0);

// ---------- Алгоритм пекарни Лампорта ----------

for (int i = 0; i < number_of_strings; i++) // Цикл с кол-вом вписываемых строк

{

// https://www.javatpoint.com/lamports-bakery-algorithm

// все переменные в массиве choosing иниц. в false, а в массиве number - в 0

sleep(interval_time);

shared_mem_seg->choosing[program_id] = true; // установка choosing[id] в true, чтобы другие программы знали, что данная программа занята выбором

local_token = -1;

//когда процесс хочет войти в критическую секцию, он выбирает больший номер приоритета, чем любой предыдущий номер

for (int k = 0; k < 3; k++)

{

if (shared_mem_seg->number[k] > local_token)

{

local_token = shared_mem_seg->number[k];

}

shared_mem_seg->number[program_id] = local_token + 1; // выбор наибольшего номера

shared_mem_seg->choosing[program_id] = false; // после завершения выбора конкретный процесс помечает значение в false

// ожидание других процессов

for(int j = 0; j < 3; j++) // процесс входит в цикл для оценки состояния других процессов

{

// процесс «i» ждет, пока какой-либо другой процесс «j» не выберет номер своего приоритета

while(shared_mem_seg->choosing[j] == true)

{}

//j от 0 до 3 - номера программ

//цикл - ожидание, пока все остальные процессы присвоят себе номер (приоритет)

//убеждаемся в том, что все выбрали номера

// Когда поток хочет войти в критическую секцию, он должен проверить, может ли он это сейчас сделать.

while((shared_mem_seg->number[j] != 0)//если у процесса существует какой-либо приоритет (по дефолту - 0)

&& ((shared_mem_seg->number[j] < shared_mem_seg->number[program_id]) //само сравнение приоритета (если наш приоритет больше какой-либо программы, мы ждем в очереди)

|| ((shared_mem_seg->number[j] == shared_mem_seg->number[program_id])//если у нас равные приоритеты (одни и те же номерки), то мы сравниваем не только по приоритету, но и по id этих процессов

&& (j < program_id))))

{}

//см. в Википедии со сравнениями приоритетов

//после ожидания заходим на новую итерацию цикла

//после неудовлетворения условия в цикле процесс входит в критическую секцию

}

cout << "OPEN OUTPUT FILE \"" << filename << "\" BY PROCESS №" << program_id << " \n";

ofstream local_file(filename, ios_base::app);

cout << "WRITE STRING №" << i << " BY PROCESS №" << program_id << " \n";

local_file << written_string;

cout << "CLOSE OUTPUT FILE \"" << filename << "\" BY PROCESS №" << program_id << " \n\n";

local_file.close();

// когда процесс завершает выполнение своей критической секции, он сбрасывает свой приоритет в 0

shared_mem_seg->number[program_id] = 0;

}

// ---------- Открепление разделяемой памяти от процесса ----------

shmdt((void*)shared_mem_seg);

if(shared_mem_seg_owner == true)

{

//Управление характеристиками разд. памяти (в данном случае, удаление)

shmctl(shared_mem_seg_ptr, IPC_RMID, NULL);

cout << "\nSHARED MEMORY SEGMENT HAS BEEN CLOSED\n";

}

return 0;

}

Текст executable_1.cpp

#include <iostream>

#include <fstream>

#include <string>

#include <cstring>

#include <unistd.h>

#include <sys/shm.h>

using namespace std;

struct LamportStruct //структура, объект которого является общим (видимым для всех!)

{

bool choosing[3]; //массив со значениями, показывающий, какие процессы в данный момент заняты выбором

int number[3]; //массив со значениями приоритетов каждого процесса

};

int main (int argc, char *argv[])

{

// ---------- Подготовка ----------

if (argc != 3)

{

cout << "Syntax error. Not enough arguments, must be 2: \"./executable_1 interval_time number_of_strings\"!\n";

exit(-1);

}

if (atoi(argv[1]) < 1)

{

cout << "Syntax error. Interval time to write file argument must be in range [1; +inf)!\n";

exit(-1);

}

if (atoi(argv[2]) < 1)

{

cout << "Syntax error. Number of strings to write file argument must be in range [1; +inf)!\n";

exit(-1);

}

int program_id = 1;