producer / consumer 구현 [LinkedList]

producer / consumer 를 구현하기 위해서는 기본적으로 pthread 를 이용한 병행

프로세스를 생성한다. main() thread 에서 pthread_create() 함수를 호출하여 2개의

새로운 thread(producer, consumer) 를 생성한다.

(pthread_join 함수는 지정된 thread가 pthread_exit 나 pthread_cancel 에 의해

종료되기를 기다린다. joinable thread 는 종료 되어도 시스템의 thread 관련 자원은 삭제되지 않고
 pthread_join 에 의해 제거가 된다.)

main() thread 가 먼저 종료하면 형제관계에 있는 모든 thread가 강제 종료되기

때문에 pthread_join() 하여 두 thread가 종료되기를 기다린다.

☑ producer thread

☀ 소문자를 노드에 저장시키기 위하여 소문자가 저장되어있는 파일을 오픈한다.

☀ 공유변수를 건들이기위해 mutex_lock 하여 임계구역 안으로 들어간다.

☀ 만일 count 가 100일때, 즉 노드의 수가 100개일때, consumer 스레드가

소비할수 있도록 잠시 unlock하고 자신은 wait 하게 된다.

consumer 스레드가 소비를 하고 wait 하고 있는 producer 스레드에게

signal을 보내어 wait에서 깨어나, lock을하고 임계구역을 진행한다.

☀ 노드를 생성하고 새로생성한 노드에 파일을 read 하여 소문자를 저장한다.

☀ 노드의 수를 증가시키기 위해 count++ 한다.

☀ consumer 스레드에게 signal을 보내 , 소비할 노드가 없어 wait 상태인

thread를 깨워주게 된다.

☀ mutex_unlock 하여 임계구역에서 빠져나오게 된다.

☑ consumer thread

☀ 공유변수를 건들이기위해 mutex_lock 하여 임계구역 안으로 들어간다.

☀ 만일 count가 0 이라면 소비할 노드가 없기 때문에 producer thread가

노드를 생산할수 있도록, 잠시 unlock하고 자신은 wait 하게 된다.

producer thread 가 노드를 생산하고 wait 하고 있는 consumer thread 에게

signal 을 보내어 wait에서 깨어나, lock을하고 임계구역을 진행한다.

☀ tail이 포인트 하고 있는 노드의 데이터를 out 에 저장한다.

☀ toupper() 를 이용하여, 소문자를 대문자로 변경후 저장한다.

☀ 노드를 삭제하고 count-- 하여 노드의 수를 감소 시킨다.

☀ producer 스레드에게 signal을 보내 , 노드의 수가 꽉차있어 wait 상태인

thread를 깨워주게 된다.

☀ mutex_unlock 하여 임계구역에서 빠져나오게 된다.

pthread_mutex.c

1. more..

    

   #include <stdio.h>
   #include <stdlib.h>
   #include <pthread.h>
   #include <unistd.h>
   #include <malloc.h>
   #include <fcntl.h>

   
   

   typedef struct node // 단일링크드리스트구조체선언.

   {

   char data; // 데이터를저장할변수.

   struct node *next; // 다음노드를가르킬포인터.

   
   

   }node;

   
   

   node *head=NULL, *tail, *temp=NULL; // node 포인터.(공유변수)

   
   

   int count = 0; // count 초기화.(공유변수)

   
   
   

   pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; // mutex 초기화

   pthread_cond_t buffer_has_space = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; // pthread cont_t 초기화

   pthread_cond_t buffer_has_data = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

   
   

   void producer(void) // 생산자프로그램.

   {

   
   

   int i, fp;

   char buf;

   
   

   fp = open("output.dat", O_RDONLY); // 파일을오픈한다.

   
   

   for(i=0 ; i<1000; i++){ // 0~999번까지roof 를돈다.

   pthread_mutex_lock(&mutex); // 잠금장치를건다.(mutex_lock)

   
   

   if(count == 100) // 노드가100개일때. 즉노드를생산할공간이없을때.

   pthread_cond_wait(&buffer_has_space,&mutex);

    /* 소비자가노드를소비할때까지기다리면서block 되며.

   consumer 가들어올수있게잠시unlock 한다. */

   
   
   

   if(head == NULL) // head 가NULL 일때즉노드가없을때.

   {

   temp = (node *)malloc(sizeof(node)); //노드를하나생성.

   read(fp,&buf, 1); // 오픈한파일에서1문자씩buf에저장.

   temp -> data = buf; //buf의저장된문자를temp 에입력시킨다.

   
   

   temp -> next = NULL; //노드를의다음포인터로NULL 을가르킨다.

   head = temp; // head 포인터를temp 로위치시킨다.

   tail = head; //tail 포인터를head 에위치시킨다.

   }

   
   

   temp = (node *)malloc(sizeof(node)); //노드를하나생성.

   
   

   read(fp,&buf, 1); // 오픈한파일에서1문자씩buf에저장.

   temp -> data = buf; //buf의저장된문자를temp 에입력시킨다.

   
   

   head -> next = temp; // head 의next 포인터를새로운노드에연결시킨다.

   head = temp; // head 를새로운노드에위치시킨다.

   
   

   count ++; //노드증가.

   
   

   pthread_cond_signal(&buffer_has_data);

    // block 되어있는consumer 를깨워준다.

   
   

   pthread_mutex_unlock(&mutex);// 잠금장치를푼다. (mutex_unlock)

   
   

   } // end of for loop

   
   

   }

   
   

   void consumer(void) // 소비자프로그램

   {

   int i;

   char out;

   
   

   for(i=0 ; i <1000 ; i ++){ // 0~999번까지roof 를돈다.

   pthread_mutex_lock(&mutex); // 잠금장치를건다. (mutex_lock)

   
   

   if(count == 0) // 노드가없을때, 즉출력할데이터가없을때.

   pthread_cond_wait(&buffer_has_data ,&mutex);

    /* 생산자가노드를생산할때까지기다리면서block 되며.

   producer 가들어올수있게잠시unlock 한다. */

   
   

   temp = tail; //tail 포인터의값을temp에저장.

   
   

   tail = tail -> next; // tail 가가르키는next 의포인터노드로이동

   out = temp -> data; // temp 변수에저장되어있던데이터를out 에저장.

   
   
   

   out = toupper(out); // out에저장된문자를대문자로변경시킨다.

   
   

   free(temp); // 노드를삭제한다.

   
   

   count--; //노드감소

   
   
   

   pthread_cond_signal(&buffer_has_space); // block 되어있는producer 를깨워준다.

   
   

   pthread_mutex_unlock(&mutex); //잠금장치를푼다. (mutex_unlock)

   
   

   printf("[%d]data = [ %c ] \n",i,out);// 데이터를출력한다.

   
   

   } // end of for loop

   
   
   

   }

   
   

   int main(void) // initial thread.

   {

   
   

   int i ;

   pthread_t threads[2];

   pthread_create(&threads[0], NULL, producer, NULL); // pthread 생성producer

   pthread_create(&threads[1], NULL, consumer, NULL); // pthread 생성consumer

   
   

   for (i=0 ; i <2 ; i++)

   pthread_join(threads[i], NULL);

    // join 을안하면 initial thread 가먼저종료될확률이크다.

    // initial thread 가먼저종료되면모든형제쓰레드가종료되기때문에

    // 모든thread 가종료되기를기다린다.

   
   

   return 0 ;

   }