os_ch2-2进程同步和通信.pptVIP

2.3 进程同步 2.3.1 进程同步的基本概念 2.3.2 信号量机制 （重点掌握） 2.3.3 信号量的应用 （掌握） 2.3.4 管程机制 （了解） 1.两种形式的制约关系 直接制约： 进程的执行依赖于另一进程是否完成 进程—进程 间接制约： 进程之间共同使用系统资源 进程—资源—进程 2.临界资源：critical resource 系统中某些资源一次只允许一个进程使用，称这样的资源为临界资源或互斥资源或共享变量 3.临界区（互斥区）：critical section 一个程序片段的集合，这些程序片段分散在不同的进程中，对某个共享的数据结构（共享资源）进行操作 在进程中涉及到临界资源的程序段叫临界区 演示 turn: 0 P0进入临界区 1 P1进入临界区 .... P0 : do { while (turn!=0) ; critical section turn:=1; remainder section }while(1); 软件方法 (1)：Dekker算法 P1 : do { while (turn!=1) ; critical section turn:=0; remainder section }while(1); 演示 flag:array[0..1] of boolean; P0: do { flag[0]:=true; while flag[1] ; critical section flag[0]:=false; remainder section }while(1); 软件解法 (2)：Perterson算法 P1: do { flag[1]:=true; while flag[0] ; critical section flag[1]:=false; remainder section }while(1); 演示 软件解法的缺点： 1. 忙等待 2. 实现过于复杂，需要高的编程技巧 信号量只能通过初始化和两个标准的原语：P操作和V操作来访问——作为OS核心代码执行，不受进程调度的打断 初始化指定一个非负整数值，表示空闲资源总数（又称为“资源信号量”） P，V操作的实现 1.整型信号量 int S; wait(S): While S=0 do skip; S:=S-1; signal(S): S:=S+1; wait操作 wait(s) { s.value =s.value--; if (s.value 0) { 该进程状态置为等待状态 将该进程的PCB插入相应的等待队列s.queue末尾; } } signal操作 signal(s) { s.value = s.value ++; if (s.value = 0) { 唤醒相应等待队列s.queue中等待的一个进程 改变其状态为就绪态 并将其插入就绪队列 } } Question： 一段处理代码需要同时获取两个或多个临界资源会出现什么情况？ 各进程分别获得部分临界资源，然后等待其余的临界资源，“各不相让” ——死锁 3.AND型信号量 AND型信号量集用于同时需要多种资源且每种占用一个时的信号量操作； 基本思想：在一个原语中，将一段代码同时需要的多个临界资源，要么全部分配给它，要么一个都不分配。称为Swait(Simultaneous Wait)。 对资源全部分配或不分配，总有进程获得全部资源并在推进之后释放资源，因此不会死锁。 信号量的使用： 必须置一次且只能置一次初值 初值不能为负数 只能执行P、V操作 2.3.3 信号量的应用 利用信号量实现互斥 利用信号量实现同步/前趋 1 利用信号量实现互斥 1 利用信号量实现互斥 为临界资源设置一个互斥信号量mutex(MUTual Exclusion)，其初值为1；在每个进程中将