进程同步与通信概要.ppt

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1、第九讲进程同步与通信目的与要求：掌握信号量解决进程同步互斥问题的方法，掌握进程通信的基本实现方法。重点与难点：信号量的典型应用，通信实现。作业：15，16，17。4.2.5进程同步与互斥举例一、有限缓冲区问题问题描述：设有n个缓冲区，一组生产者进程往缓冲区写数据，一组消费者进程从缓冲区取数据，写取都以一个缓冲区为单位。说明：将缓冲池看做是共享数据，对缓冲区的操作必须是互斥操作。如果n个缓冲区全满，生产者进程必须等待。如果缓冲区全空，消费者进程必须等待。有限缓冲区的生产者/消费者问题（生产者和消费者共享一个产品缓冲池）。共享N个缓冲区P

2、1P2…PmC1C2…Cn生产者消费者缓冲池解：设置以下信号量mutex,初值为1，控制互斥访问缓冲池。full,初值为0，表示当前缓冲池中满缓冲区数，用于同步。empty,初值为n，表示当前缓冲池中空缓冲区数，用于同步。有限缓冲区生产者/消费者进程描述如下：typeitem=…;varbuffer=…;full,empty,mutex:semaphor;nextp,nextc:item;beginfull:=0;empty:=n;mutex:=1;P(empty);P(mutex);addnextptobuffer;V(mutex)

3、;V(full);untilfalse;end;ParbeginProducer:beginrepeat…produceaniteminnextp;...…consumetheiteminnextc;…untilfalse;end;Parend;consumer:beginrepeatP(full);P(mutex);removeanitemfrombuffertonextc释放缓冲区V(mutex);V(empty);若存在一共享数据A，那些对它进行读访问者叫Reader，对它进行写访问者叫做Writer。第一类Reader/Wri

4、ter问题：Reader和Writer争夺访问共享数据A时，Reader有较高优先数。表现在：除了某个Writer正在访问数据之外，任何情况下Reader欲访问数据均可以直接进行访问。二、Readers/Writers问题该问题可具体描述为：1.如果当前无人访问数据，则Reader/Writer欲访问即可访问。2.如果已存在一个Reader正在访问数据，其他欲访问Reader可马上访问（这体现Reader有较高优先权）；而欲访问的Writer必须等待。3.若某个Writer正访问数据，则欲访问的Reader/Writer都必须等待。（

5、续）4.当最后一个结束访问数据的Reader发现有Writer正在等待时，则将其中一个唤醒。5.当某个Writer结束访问时，若只有Writer在等待，则唤醒某个Writer，若既有Writer也有Reader；则按FIFO或某它原则唤醒一个Writer或所有Reader。Reader的一般结构为：P(mutex)；readcount:=readcount+1;Ifreadcount=1thenP(wrt);V(mutex)；读数据AP（mutex）；readcount:=readcount-1;Ifreadcount=0thenV(

6、wrt);V(mutex);Writer的一般结构为：P（wrt）;写数据AV（wrt）;三、哲学家就餐问题问题描述：五个哲学家五只筷子，哲学家循环做着思考和吃饭的动作，吃饭程序是：先取左边筷子，再取右边筷子，再吃饭，再放筷子。实现：为每个筷子设一把锁（信号量，初值为1）每个哲学家是一个进程。共享数据结构为：VarChopstick;array[0,4]ofsemaphore;第i个进程描述为(i=0,…,4)repeatP（chopstick[i]）;P(chopstick[(i+1)mod5])；吃V(chopstick[i]);

7、V(Chopstick[(i+1)mod5]；思考untilfalse;(这可能导致死锁)4.3进程通信两种基本进程通信方法：1.共享存储（Shared-memory）：相互通信的进程有共享存储区。进程间可以通过直接读写共享存储区的变量来交互数据，同步与互斥在并发程序设计时安排进入程序。操作系统提供这样的共享存储区及某些同步互斥工具。2.消息传递(message-passing)：若进程间无共享空间，则必须通过消息传递通信，且必须通过OS系统调用实现。消息传递系统调用语句的一般形式:发送：Send&消息to目的地标识接收：Receiv

8、e&消息from源地址标识.一、消息传递方法1.直接通信法基本思想：进程在发送和接收消息时直接指明接收者或发送者进程ID。缺点：必须指定接收进程ID（UNIX的信号机制类似这种形式）。4.3.1消息传递通信原理举例：（U