经典同步问题(哲学家进餐等).pptVIP

模型分析 （1）生产者进行生产将物品放入仓库，同一时间只能有一个生产者将物品放入仓库，若仓库满，生产者将等待； （2）消费者从仓库中取出物品，同一时间只能有一个消费者取出物品，若仓库空，消费者等待； （3）生产者将物品放入仓库时消费者不能同时取； （4）消费者取物品时生产者不能放入物品。 问题分析 同步问题描述： ● 当缓存满时，生产者必须等消费者从缓存取走产品。设同步信号量为empty，其初值为？。　　● 当缓存空时，消费者必须等生产者放产品至缓存。设同步信号量为full，其初值为？。 问题分析 互斥问题描述： ● 将有界缓存视为临界资源。由于两个进程都要访问缓冲区，但是无论是生产者进程向缓冲区放入产品，还是消费者进程从缓冲区取走产品，都不能同时进行。所以，两个进程访问缓冲区必须互斥地执行。　　● 设互斥信号量mutex的初始值为1，以实现两进程对缓冲区访问的互斥。 问题分析 所以，为了实现生产者进程和消费者进程的同步与互斥，设置三个信号量： 两个同步信号量empty和full， 一个互斥信号量mutex， 并在这三个信号量上施加正确的P、V操作，就可保障两进程正确无误地运行。 思考 （1）若将两个P操作互换位置，结果如何？ （2）若将两个V操作互换位置，结果又如何？ 应注意的问题（总结） (1) 在每个程序中必须先做P(mutex)后做V(mutex)，二者要成对出现。　　(2) 对同步信号量full和empty的P、V操作同样必须成对出现，但它们分别位于不同进程的代码中。　　(3) 无论在生产者进程中还是在消费者进程中，两个P操作的次序都不能颠倒。应先执行同步信号量的P操作，再执行互斥信号量的P操作；否则可能造成进程死锁 问题提出 设有4个哲学家围坐在一张圆桌前讨论问题和进餐。在在讨论时每人手中什么都不拿，当需要进餐时，每人需要用刀和叉各一把。餐桌上的布置如图所示，共有两把刀和两把叉，每把刀或叉供相邻的两个人使用。 请用信号量及PV操作说明4位哲学家的同步过程。 问题分析和解题步骤 （1）确定进程的个数及其工作内容 解题步骤 （2）确定互斥信号量的个数、含义 （3）用P、V操作描述关系 问题提出 有5个哲学家他们围坐在一张圆桌旁，每人面前有一菜盘，各菜盘之间有一根筷子。 每个哲学家或思考问题或就餐，当思考问题时放下筷子，饥饿的时候就吃菜。 想要夹菜时必须获得两根筷子，且每人只能从自己的左边和右边去取筷子，只有在他拿到两只筷子时才能进餐。就餐后放下筷子以供别人使用，自己继续思考问题。 解决方法 （1）至多只允许有4位哲学家同时去拿左边的筷子，最终能保证至少有一位哲学家能够进餐，并在用毕时能释放出他用过的两只筷子，从而使更多的哲学家能够进餐。 （2）仅当哲学家的左、右两只筷子均可用时，才允许他拿起筷子进餐。 （3）规定奇数号哲学家先拿他左边的筷子，然后再去拿右边的筷子；而偶数号哲学家则相反。最后总会有一位哲学家能获得两只筷子而进餐。 问题提出 某数据库有一个写进程、多个读进程，它们之间读、写操作的互斥要求是：写进程运行时，其他读、写进程不能对数据库进行操作。读进程之间不互斥，可以同时读数据库。请用信号量及PV操作描述这一组进程的工作过程。 问题分析 本题涉及对同一个数据库的读写操作。当多个进程对其读时，因不改变其中的数值，可以不加限制。当既有的读进程，又有写进程时，应加以限制。此时，数据库就是一个临界资源，读写进程必须对其进行互斥操作。 因为写进程执行时，不能执行其他读写进程，所以还必须设置一个计数器统计读进程的个数。如果是第一个读进程，就与写进程竞争数据库。如果是最后一个读进程，就释放数据库。因计数器是一个临界资源，所以多个读进程对计数器的操作又是互斥操作。 这是一个互斥问题，也是典型的读者和写者问题。 解题步骤 （1）确定进程的个数及工作。本题只有读写两类进程，各自的工作如图所示。 （2）确定信号量的个数、含义及PV操作。 本题应当设置2个信号量和1个共享变量：count为共享变量，记录当前正在读数据库的进程数目； rmutex为读互斥信号量，使进程互斥地访问共享变量count，其初值为1； 对于写进程与读进程、写进程与写进程来说，数据库是临界资源，一次只能被一个进程使用。所以设置wmutex为互斥信号量，其初值为“1”。 所以，本题有两个临界资源：共享变量count和数据库，对它们要实施互斥操