操作系统原理 第四章 进程通信精品.pptVIP

互斥问题： 同时只能有一个进程访问某个缓冲区，即缓冲区资源是临界资源。 同步问题： 1）生产者进程生产产品的速度不能超过缓冲区的有效容量，即生产进程不能往“满”的缓冲区放产品。 2）消费者进程消费的速度不能快于生产者的速度，即消费者进程不能从“空”的缓冲区消费产品。 由此得到生产者和消费者进程应该满足以下同步规则： 1）若生产者企图把产品放入满的缓冲区，则必须阻塞等待，直到消费者从缓冲区中取走一个产品后将他唤醒。 2）若消费者企图从空的缓冲区取走商品，则必须阻塞等待，直到生产者放入一个产品后将其唤醒。 为了让缓冲区得到循环利用，将缓冲区做成环形的，以方便每个区域都可以循环利用 ?????????? 采用信号量机制： –??full是满缓冲区数目，初值为0，empty是空缓冲区数目，初值为N。记为同步信号量。实际上，full和empty是同一个含义：full + empty == N –??mutex用于访问缓冲区时的互斥，初值是1 另外设置整形变量in，out，分别用于指示空缓冲区和满缓冲区的位置 对环状缓冲区，放数据和取数据都有一个模操作· In：＝（In＋1）mod n Out：＝（out＋1）mod n 每个进程中各个P操作的次序是重要的：先检查资源数目，再检查是否互斥――否则可能死锁(为什么？) 分析： 生产者进程：P（mutex） 消费者进程：P（mutex） P（empty） P（full） 当进行了n次生产之后，缓冲区占满，empty=0。这时再执行生产者进程，p（mutex），mutex=0，可以执行，再执行p（empty），则empty=-1，生产者进程因为没有空的缓冲区而进入等待状态。如果此时有一个消费者进程来，首先执行p（mutex），则mutex=-1，消费者进程也进入等待，彼此都等待对方来唤醒自己，处于循环等待的状态，形成了死锁。 如果进程中wait（s1）和wait（s2）两个操作在一起，那么wait操作的顺序至关重要，尤其是一个同步wait操作与一个互斥wait操作在一起时，同步wait操作应该出现在互斥wait操作之前，而两个signal操作的顺序无关紧要。 （2）哲学家就餐问题 ?????????? 问题描述：（由Dijkstra首先提出并解决）5个哲学家围绕一张圆桌而坐，桌子上放着5支叉子，每两个哲学家之间放一支；哲学家的动作包括思考和进餐，进餐时需要同时拿起他左边和右边的两支叉子，思考时则同时将两支叉子放回原处。如何保证哲学家们的动作有序进行？如：不出现相邻者同时要求进餐；不出现有人永远拿不到叉子； 解决方法：为每个叉子单独设置一个信号量，取叉子的时候执行wait操作，放叉子时执行signal操作。 算法 ： p51 问题：可能会出现每个哲学家都拿左边的叉子，会因为得不到右边的叉子而死锁。 解决死锁的方法 1）至多只允许四个哲学家同时就餐，保证至少有一个哲学家可以进餐 2）规定奇数号的哲学家先拿左边的叉子，再拿右边的叉子，偶数号哲学家则相反，这样的话，0，1号哲学家竞争1号叉子，2，3号哲学家竞争3号叉子。最后总有一个哲学家可以获得两把叉子。 3）仅当一哲学家左右两边的筷子都可以用时，才允许他抓起叉子。 利用AND信号量解决问题 Var fork array[0..4] of semaphore:=(1,1,1,1,1) repeat Swait(fork[i],fork[i+1] mod 5); eat; Ssingal(fork[i],fork[I+1] mod 5); think; until false; （3）读者-写者问题 问题描述：有一个共享文件L，允许多个进程同时读（reader）L中的消息，但任何时刻只能由一个进程写或者修改（writer）L中的消息；当有进程读的时候不允许任何进程写，当有进程写的时候不允许其他进程读或写。 ?????????? 对共享资源的读写操作，任一时刻“写者”最多只允许一个，而“读者”则允许多个 –??????? “读－写”互斥， –??????? “写－写”互斥， –??????? 读－读允许 另外，因为允许多个进程同时读，系统应记录读进程的个数，而每个读进程去读文或读文件结束后都要修改读者个数，因此，读者个数又是若干读进程的共享变量，即软件临界资源，它们也必