集中式和分布式操作系统中的同步互斥比较教学new

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1、ComputerEducation教学研究与教材建设文章编号：1672-5913(2009)14-0102-02集中式和分布式操作系统中的同步互斥比较教学1,211武秀川，翟一鸣，任满杰(1.烟台大学计算机学院，山东烟台264005；2.烟台大学文经学院电子信息与计算机科学系，山东烟台264005)摘要：本文对集中式操作系统和分布式操作系统中的同步互斥机制进行了对比分析，并对这两种系统中的互斥策略通过比较教学法进行了进一步研究。关键词：操作系统；集中式系统；分布式操作系统；同步；互斥中图分类号：G642文献标识码：B量机制。最简单的是整型信号量机制，通

2、过两个标准的P、1引言V操作实现资源的互斥使用。为了使得多个同类资源能够被有效的互斥使用，在信号量机制的概念中引入记录型信分布计算系统中的各种资源是在地理上和物理上分号量加以实现。采用AND型信号量可以较为有效的避免布的，这种分布会造成信号传播过程中的延迟以及部分失多个进程同时要求多种共享资源时发生死锁的问题。为了效，因此与单机操作系统相比，分布计算系统的资源管理让进程能够一次使用多个同类资源而且不用进行多次等和资源调度更加复杂。待操作(P操作)，又使用信号量集机制进行控制。在研究生的“分布式操作系统”和本科生的“操作系实际上互斥是一种特殊的同步，软件

3、方法中还经常使统”教学过程中，通过分布式系统和集中式系统中对资源用Dekker算法和Peterson等算法简单的实现进程间的互的同步互斥机制进行比较教学，使得学生对互斥算法的了斥。此外还有管程等同步控制机制。解更为透彻，分别取得了较好的教学效果。2.2分布式系统中的同步2系统中的同步在分布式系统中由于没有共享的主存，因此主要使用无论集中式系统还是分布式系统中，为了实现多进程报文进行通信以实现同步。总的来说，分布式系统中的同有效共享系统中的各类资源，都需要用同步机构进行互斥步系统其本质就是使得各种使用共享资源的操作或活动控制系统进行资源的调度和管理。在单

4、机集中式系统中通形成一个有序序列，或者说同步机构的目的就是给使用资常使用信号灯以及P-V操作进行同步控制并实现互斥算源的多个进程提供某种方法和手段使分布式系统保持一法，而在分布式系统中使用报文进行通信以实现互斥控个一致的状态，如多副本文件系统的一致性等。制。由于集中式系统和分布式系统所采用的同步机构不分布式系统中实现硬件同步的方法一般是采用物理同，因此要求也不同。时钟、事件计数器、顺序器等。物理时钟方法中，时钟服集中式系统和分布式系统中实现同步均可以用硬件务器从WWV或GEOS处获得UTC，根据系统和用户的需方法也可以用软件方法，通过比较教学使学生加深

5、理解。要以集中式物理时钟的方式或分布式物理时钟的方式实2.1集中式系统中的同步现同步控制。在教学的过程中，要给学生着重说明这里的集中式物理时钟方式中的集中式与单机系统中的集中式集中式系统中同步的硬件实现方法是借助于TS(TestandSet)、Compare-and-Swap以及Fetch-and-Add等硬件机的不同。这里所谓的集中式物理方式是指在分布式系统中器指令，具体做法是通过为每个可共享的资源设置一个由时钟服务器统一的以基于广播的方式和请求驱动的方锁，通过进入临界区时的关锁和退出临界区时的开锁以达式向整个分布式系统提供同步所需要的时钟。在基于广

6、播到对共享的临界资源的互斥同步控制。该方法虽然可以实的方式中，集中的时钟服务员定期的向分布式系统中的各现互斥且实现简单，但是不符合“让权等待”的同步机制个成员广播当前的时间，由接收到广播时间的各个成员对准则。时间进行处理。与此不同的是在集中式物理时钟的请求驱集中式系统中同步的软件实现方法通常是采用信号动方式中，由系统中的各个成员向集中式的时钟服务员发本文受到山东省研究生创新项目(SDYY07094)和山东省高等学校基础学科建设专项资金资助项目(06SZX001)的资助。作者简介：武秀川(1957-)，男，山西孝义人，博士，教授，研究方向为分布式计算，网

7、格计算，分布式操作系统，智能信息处理。102教学研究与教材建设ComputerEducation出请求以求获得当前的时间。分布式系统中的集中式物理立即发送；时钟服务员的可靠性差，同时也是系统的瓶颈，因为时钟(3)一个进程Pi如果想释放资源，它先从自己的申请服务员的崩溃可能导致系统的崩溃。分布式系统中的分布队列中删除对应的Tm:Pi申请报文，并向所有其他进程发式物理时钟与上述集中式物理时钟的方法不同，它是由系送具有时间戳的Pi释放资源的报文；统中的各个成员在规定的时间内向其它成员广播它的当(4)一个进程Pj如果收到Pi释放资源的报文，它从自前时间并按照约

8、定的方法进行时间的校正。己的申请队列中删除Tm:Pi申请报文；由于分布式系统中资源的广泛分布性