[操作系统]管程.pptVIP

管程(monitor) 参看P51;1、问题提出;Dijkstra(1971)：提出“秘书”进程的思想。 Hansen和Hoare(1973)：推广为“管程”。;结论： 用信号量实现的互斥机制，其正确性依赖于用户进程（程序员编写的程序）： 如果用户进程在进入临界区之前没有用 Wait（mutex）申请，或退出临界区时没有用 Signal（mutex）释放临界区，互斥就不能正确的实现。 OS的工作者设计了一种靠语言编译器实现互斥正确性的机制----管程机制。管程是编程的构件。 管程机制确保一次只有一个进程在管程内活动，程序员不需要显式地用信号量机制编写实现互斥的代码。;2. 管程的引入;例如：对于进程阻塞队列（临界资源）用变量bq表示;3、管程的结构和特性;管程有四部分组成;1）局部数据（共享变量）在管程外不可见，只能通过管程内部的过程访问。;;4、条件变量引入;例如，X代表某临界资源，变量busy表示X的状态：忙、或闲。定义一个条件变量nonbusy（等待条件不忙） 。当进入管程的进程R/W该资源时，发现资源X的状态为忙（busy为“忙”），则该进程： 进入等待该资源的阻塞队列→或称之进入X的等待条件不忙队列→或称之进入nonbusy条件队列。并释放管程的互斥权。 当进入管程的另一进程释放与某条件变量相关的资源时，应该唤醒在该条件上等待的一个进程。;5、多个进程出现在管程中;2）多个进程出现在管程中;6、条件变量上的wait、signal操作;例，某资源多进程共享，每次只能一个进程访问。;*** 对条件变量操作进一步说明;带有紧急队列管程内部示意图;按简单方法处理时管程内部示意图为:;7、利用管程解决“生产者/消费者”问题;过程2:get(item);type pc= moniter Var in，out , count ：integer； buffer：array [0,…,n-1] of item； （有界缓冲区） notempty，notfull：Condition；（不空、不满两个条件） procedure entry put(item) begin if Count≥n then notfull .Wait；(满，进入等待不满条件队列） buffer[in]：=nextp； in : = in+1 mod n； Count : =Count+1; if notempty.queue then notempty .Signal； end;procedure entry get(item) begin if Count≤0 then notempty.Wait；（缓冲区空，等待 不空条件） nextc：=buffer[out]； out：=out+1 mod n； Count：=Count-1； if notfull.queue then notfull.Signal; end begin in：=out：=Count：=0 ； （初始化） end;Producer : begin repeat produce an item in nextp; pc.put(item); until false; end Consumer : begin repeat pc.get(item); 　　consume the item in nextc; until false; end;管程优点： 避免了用户程序在互斥实现上可能发生的错误。 管程缺点： 1）大多数语言不支持管程。 2）管程与信号量机制一样不适用于没有共享内存的多CPU系统和分布式系统。 因此需要引入更高级的同步机制---消息传递机制。;思考题：编译器如何实现管程入口、出口代码？; … … … 外部 过程调用 … … … ;思考题：如何用信号量实现条件变量？ 设: 条件变量为C、条件队列的信号量Csem （初值0） 、条件队列计数C_count（初值0）。;C. Signal操作: If ( C_count 0 ) （如果条件队列不空） then begin C_count 减1； （条件队列记数减1） urgent _count加1; （紧急队列增1） Signal(Csem) ; （ 唤醒条件队列一个进程）