第2章 进程并发与通信new

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1、第2章进程互斥与同步●进程：程序+执行过程●单道批处理系统●多道系统：并发性为什么要用多道？互斥问题●例子1：两个进程共享打印机打印结果：进程A：进程B：AAA的文本；············BBB的文本；打印文件AAA；打印文件BBB；AAA的文本；··············AAA的文本；BBB的文本；竞争（race）AAA的文本；BBB的文本；ABBBB的文本；BBB的文本；AAA的文本；就绪就绪AAA的文本；打印机·······互斥的概念●临界段概念°临界资源（CriticalResource）°临界段（CriticalSe

2、ction）●访问临界资源的程序段●解决：互斥进入（不允许两个以上的进程同时进入临界段）entry_code用锁临界段exit_code用锁对打印机用一把锁，两个进程进入前先闭锁，用完开锁进程A进程Block();lock();打印A文本;打印B文本;unlock();unlock();临界段概念●锁必须满足四项条件：°空闲让进：当无进程在临界段时，任何进程可立即进入临界段。°忙则等待：不允许两个以上的进程同时进入临界段°让权等待：当进程不能进入自己的临界区时，因立即释放处理机，避免忙等。°有限等待：任何进入临界段的要求应在有限的时

3、间内得到满足，避免死等。软件实现锁一●设置“锁”变量lock，初值＝false，表示开●闭锁过程：1）检查锁是否关闭，若关闭，则等待2）否则将锁设置成关闭。●开锁过程：将锁设置成开whilelock==truedoloop;¾考虑执行序列：lock=true;T0：进程A执行while语句T1：进程B执行while语句临界段T2：进程A执行lock=truelock=false;T3：进程B执行lock=true软件实现锁一Booleanlock=false;voidprocessA(){voidporcessB:while(loc

4、k==true){}while(lock==true){}lock=true;lock=true;printA();printB();lock=false;(开锁)}lock=false;}违反忙则等待原则，未能保证只有一个进程进入临界区。破锁分析原因：先询问锁的状态，且几乎同时发生（询问和设置之间有空隙）。软件实现锁二●设置“锁”变量lockA,lockB，初值＝false，表示开●闭锁过程：1）先将自己的锁关闭，检查对方的锁是否关闭，若关闭，将自己的锁打开，并等待2）否则将自己的锁设置成关闭。●开锁过程：将自己锁设置成开lock

5、A=true;¾考虑执行序列：if(lockB==false){T0：进程A执行lockA=trueT1：进程B执行lockB=true临界段;}T2：进程A执行if语句T3：进程B执行if语句lock=false;软件实现锁二BooleanlockA,lockB=false;voidprocessA(){voidporcessB(){lockA=true;lockB=true;if(lockA=false){if(lockB=false){printA();}printB();}lockB=false;lockA=false;}}

6、违反有限等待原则，会发生都进不去的情况。死锁分析原因：先询问其他进程的状态，且几乎同时发生（设置和询问之间有空隙）。原语●原语或原子操作——以不被分割和不被中断执行的操作序列完成的功能°物理原语：硬件实现的原子操作●单条指令●或者被完整执行，或者没有被执行。°逻辑原语：软件实现的原语●p、v原语●操作语义被完整地、确定地执行。●基于物理原语硬件实现原语●不同进程的语句是如何切换的？1。自己主动放弃：调用yield之类的系统调用2。被迫放弃：操作系统通过周期性的时钟中断获得CPU权解决方法一：用户直接调用硬件原语禁止中断指令disab

7、le/enableinterruptdisableinterrupt临界段(查询临界资源的状态,设置)enableinterrupt如果用户忘了开中断？黑客设计恶意软件？软件实现原语●解决方法二：操作系统提供安全的锁，用户调用操作系统的锁●定义一个布尔型变量boolean:S,S为false表示锁是闭合状态，也就是资源被其他进程占用，因此需要等待。S为true时，表示锁是打开状态可用，此时，闭锁成功。lock(S){临界段disableinterrupts;while(S==true){unlock(){enableinterrup

8、ts;disableinterrupts;disableinterrupts;S=false;}enableinterrupts;S=true;}enableinterrupts;}软件实现原语●定义一个整型变量S,S<=0时，表示锁