信号量的实现和应用

今天做操作系统实验真是相当的纠结。。当别人都在队列什么的讨论的时候。。我的pc.c始终不给力。。现将遇到的问题总结如下，避免以后再犯～

首先声明一下，我用的是系统调用的方法。真心不知道为什么大家都不使用推荐的系统调用唉。。看来我还是比较听话的嘿嘿～

1、刚开始运行的时候总是会出现死循环一样的死锁状，让我极端郁闷。。后来无意中改了信号量的名字就好了，让我一直以为是信号量的名字和该指针的名字不能一致，还在人人咆哮了一番。。实在是好弱智啊。。其实是自己忘记unlink了。。信号量可不会在你程序退出的时候自动消失哦~所以用unlink把它从系统中kill掉～否则就会出现可怕的
“死锁状”。。。所以说，现在在ubuntu下编程的思路可要改一改，不能总是那种单线程顺序执行的思路，还有操作了系统中的东西，也用了信号量，系统调用什么的，有的东西实在系统中一直存在的，要养成用完了还回去的好习惯，发扬风度嘛～就像yield()...

2、文件读写指针问题也浪费了一点时间，忘记了读写指针其实是一个指针，你读过之后指针的位置也变了，再写的时候指针的位置都要注意啦～

3、我删除第一个数据的时候用的笨笨的方法，和那次java的ATM机一样唉，真不知道为什么不能发明文件行删除的函数。。。我就是读完第一个数据打印出来之后就把后面的都读入数组，然后在写一遍。。BUT。。忘记写O_TRUNC了，导致文件没有覆盖，就超级超级长。。在此感谢liushuaikobe同学的debug功力。。。另外一定要在死循环里面写文件的打开和关闭，不然可就乱套了。。。

4、后来发现文件不存在的时候会一直打印0出来，根本就没有生产嘛。。原来我用的是read的返回值是不是等于零来判断文件是否存在，但是不知到为什么会一直调用，也没有写入文件，我就上网搜到了access函数。access("product",F_OK)的返回值是-1说明不存在，而且它不止可以判断文件是否存在，还能判断是否可读啦 ，是否可写啦等等等等，以后可能用的到～刚开始我写在producer的函数里面了，但是主函数里一开始就创建了，所以永远存在的，让我还怀疑了access函数的正确性，实在是不好意思。。。后来传参进producer里面，并且要记得写完之后讲flag置为1哦～不然还是一直是0。。

5、还有一个非常弱智的问题也要引起重视。。就是后来程序运行的时候子进程号（PS：用getpid()函数来获得当前的进程号，网上说如果返回负数则是fork()不成功，但是我修改了打开关闭文件那部分的操作就好了唉。。）总是一个，后来发现是把父进程写在了for循环里面，这样每次切换到父进程又会调用一边producer()，生产者就有好多了。。并且producer一定是在fork之后在调用，否则就死循环了。。。正确代码如下：

for(i=0; i<5; i++){id = fork();if(id==0){consumer();return 0;}}producer();

接下来就是最费劲的部分了，要自己实现信号量的那四个系统调用，比pc.c遇到的问题还要纠结。。在此要感谢a578559967同学的专业debug精神。。职业debuger非他莫属了。。OK。。还是总结我遇到的问题吧。。以后要引以为戒。。

1、刚开始把sem_t 和queue的结构体都定义在了unistd.h文件里没错，但是位置搞错了。。写在了_syscall3的下面，总是说找不到，后来发现_syscall3那一堆东西前面有一个#ifdef __LIBRARY__ 才会define那些东西，所以就定义在了最后那个#endif的前面。。。

代码如下：

typedef struct Queue{struct task_struct* point;struct Queue *next;}queue;typedef struct Sem_t{char name[20];int value;queue *head;queue *tail;}sem_t;

2、还有int sem_num和信号量数组，并不能写在unistd.h中，那里是声明类型还有宏定义的地方，刚开始写在那里出错，后来移动到了sem.c中。。。用户并不需要关心这两个东西，pc.c也用不到，应当写在内核中。

附上sem.c的代码，将其中的问题写在注释中。。。

#include <unistd.h>#include <linux/sched.h>#include <linux/kernel.h>#include <asm/segment.h>#include <asm/system.h>int sem_num=0;                   //记录信号量的个数sem_t* semaphore[64];        //存放信号量指针的数组，便于unlink删除sem_t* sys_sem_open(const char *name, unsigned int value){    sem_t *tmp;    int i;    cli();    /*****************************************************************        关键的关键！！下面这行语句自然而然想到的是malloc，这也是        我们烂熟于心的东西，但是伟大的郭勇老师说malloc会有问题，        不安全具体什么问题我也不清楚，不过我偷偷的剽窃了一下fork.c        和exit.c的代码，找到了两个不错的东西，用get_free_page()        代替malloc，用free_page代替free,之前遇到的后来一直是一个        进程在消费的问题就解决了～～    *****************************************************************/    tmp = (sem_t*)get_free_page();//malloc(sizeof(sem_t));      for(i=0;(tmp->name[i]=get_fs_byte(name+i))!='\0';i++);     //信号量的名字要从用户态传到内核态并赋值给tmp->name                                //所以使用第二次实验用到的get_fs_byte实现赋值    tmp->value = value;    tmp->head = NULL;    tmp->tail = NULL;    semaphore[sem_num]=tmp;    sem_num++;        sti();    return tmp;}int sys_sem_wait(sem_t *sem){    queue *tmp=NULL;    if(!sem)    {        return -1;    }    cli();     sem->value--;    if(sem->value<0)    {        tmp = (queue*)get_free_page();//malloc(sizeof(queue));        tmp->next = NULL;        if(sem->head==NULL)        {            sem->head = tmp;            sem->tail = tmp;        }        else        {            sem->tail->next = tmp;            sem->tail = tmp;        }        //printk("sleep %d\n",sys_getpid());        sleep_on(&tmp->point);                //sleep_on的参数是struct task_struct**,需要传入queue中的point,刚开始忘记写point了。。    }        //刚开始在这个位置free了tmp,而此时tmp不一定被申请了，所以没有必要，会造成什么什么panic的错误。。。    sti();    return 0;}int sys_sem_post(sem_t *sem){    if(!sem)    {        return -1;    }    cli();    sem->value++;    //printk("post %s %d\n",sem->name,sem->value);    if(sem->value<=0)    {        if(sem->head != NULL)        {            queue *p = sem->head;            //printk("wake %d\n",sem->head->point->pid);            wake_up(&sem->head->point);            sem->head = sem->head->next;            free_page((long)p);                     //同malloc原理一样，若只改malloc会报错，free_page和get_free_page配套使用        }    }    sti();    return 0;}int sys_sem_unlink(const char *name){    cli();    int i;    for(i=0; i<sem_num; i++)    {        if(semaphore[i] != NULL && strcmp(semaphore[i]->name,name)==0)        {            free_page((long)semaphore[i]);            break;        }    }    sti();    return i==sem_num?-1:0;}

大体就是这些问题，感觉对于内核的了解还是太欠缺了，有的地方都是凭着感觉改的，也不知道什么原因会对会错的，内核的代码还是有待研究啊～