The Dinning Philosophers Problem

  1  /*
  2      August 1st, 11:00 am, 2009
  3      The Dinning Philosophers Problem, Linux C
  4      Allowing 4 philosophers at most to take their left chopsticks, otherwise death lock will happen.
  5  */
  6 
  7  #include  < stdio.h >
  8  #include  < stdlib.h >
  9  #include  < string .h >
 10  #include  < unistd.h >
 11  #include  < sys / types.h >
 12  #include  < sys / wait.h >
 13  #include  < linux / sem.h >
 14 
 15  #define  SEM_KEY 1025
 16  #define  CHOP_NUM 5
 17  #define  MOD 500000000L
 18 
 19  void  think( int  id) 
 20  {
 21       int  tm  =  rand()  %  MOD;
 22      printf( " Philosopher #%d starts thinking.\n " , id);
 23       while  (tm -- );
 24  }
 25 
 26  /*
 27      P operation, is to ask for resourse of some kind.
 28      If fialed, it will be blocked and wait until the resourses is available.
 29  */
 30  int  p( int  sem_id,  int  idx) 
 31  {
 32       struct  sembuf sem_op;
 33      sem_op.sem_num  =  idx;
 34      sem_op.sem_op  =   - 1 ;
 35      sem_op.sem_flg  =   0 ;
 36      semop(sem_id,  & sem_op,  1 );
 37  }
 38 
 39  /*
 40      V operation, is to release resourse asked before.
 41  */
 42  int  v( int  sem_id,  int  idx) 
 43  {
 44       struct  sembuf sem_op;
 45      sem_op.sem_num  =  idx;
 46      sem_op.sem_op  =   1 ;
 47      sem_op.sem_flg  =   0 ;
 48      semop(sem_id,  & sem_op,  1 );
 49  }
 50 
 51  void  eat( int  sem_id,  int  id) {
 52       int  tm;
 53       int  i;
 54      printf( " Philosopher #%d is hungery.\n " , id);
 55      p(sem_id, CHOP_NUM);
 56      p(sem_id, id);
 57      printf( " Philosopher #%d starts taking left chopstick.\n " , id);
 58      tm  =  rand()  %  MOD;
 59       while  (tm -- );
 60      printf( " Philosopher #%d has got left chopstick.\n " , id);
 61      p(sem_id, (id  +   1 )  %  CHOP_NUM);
 62      printf( " Philosopher #%d has got left and right chopsticks, and starts eating.\n " , id);
 63      tm  =  rand()  %  MOD;
 64       while  (tm -- );
 65      v(sem_id, id);
 66      v(sem_id, CHOP_NUM);
 67      v(sem_id, (id  +   1 )  %  CHOP_NUM);
 68      printf( " Philosopher #%d has finished eating.\n " , id);
 69  }
 70 
 71  int  main( int  argc,  char   ** argv) 
 72  {
 73       int  sem_id;
 74       int  i, id, pid;
 75       int  rv;  /* return value */
 76       int  count  =   0 ;
 77      union semun sem_val;
 78      sem_id  =  semget(SEM_KEY, CHOP_NUM  +   1 , IPC_CREAT  |   0666 );
 79       if  (sem_id  ==   - 1 ) {
 80          perror( " semget " );
 81          exit( - 1 );
 82      }
 83       /*
 84          Set CHOP_NUM + 1 semaphores, the first CHOP_NUM represent the available resource of chopsticks,
 85          the last represents the available four left chopsticks at most will be used at the same time.
 86       */
 87       for  (i  =   0 ; i  <  CHOP_NUM; i ++ ) {
 88          sem_val.val  =   1 ;
 89          rv  =  semctl(sem_id, i, SETVAL, sem_val);
 90           if  (rv  ==   - 1 ) {
 91              perror( " semctl + SETVAL " );
 92              exit( - 1 );
 93          }
 94      }
 95      sem_val.val  =   4 ;
 96      rv  =  semctl(sem_id, CHOP_NUM, SETVAL, sem_val);
 97       if  (rv  ==   - 1 ) {
 98          perror( " semctl + SETVAL " );
 99          exit( - 1 );
100      }
101       for  (i  =   0 ; i  <  CHOP_NUM; i ++ ) {
102          pid  =  fork();
103          id  =  count ++ ;
104           if  (pid  ==   0 )  break ;
105      }
106       if  (pid  ==   0 ) {
107          printf( " %d created.\n " , id);
108           while  ( 1 ) {
109              think(id);
110              eat(sem_id, id);
111          }
112      }  else  {
113           /*
114              Main process wait the end signal form all its child process, 
115              then release the semaphores.
116           */
117           int  chld_stat;
118          wait( & chld_stat);
119           for  (i  =   0 ; i  <=  CHOP_NUM; i ++ ) {
120              rv  =  semctl(sem_id, i, IPC_RMID, NULL);
121               if  (rv  ==   - 1 ) {
122                  perror( " semctl + IPC_RMID " );
123                  exit( - 1 );
124              }
125          }
126          printf( " Finish.\n " );
127      }
128       return   0 ;
129  }