操作系统 国家精品课程配套教材 教学课件 罗宇 文艳军 4.3进程同步与通讯.ppt

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1、第九讲进程同步与通讯目的与要求：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，通讯实现。作业：13，144.2.5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，写取以一个缓冲区为单位。说明：将缓冲池看作是共享数据，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P1P2…PmC1C2…Cn生产者消费者缓冲池解：设置以下

2、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。empty,初值为n，表示当前缓冲池中空缓冲区数。有限缓冲区生产者/消费者进程描述如下：item表示消息数据类型；semaphorfull,empty,mutex;itemnextp,nextc;置初值full=0;empty=n;mutex=1;P(empty);P(mutex);getaemptybufferi;bufferi=nextp;addbufferitofullbufferqueue;V(full);V(mutex);}while(1)Producer（）:do{…pr

3、oduceaniteminnextp;...…consumetheiteminnextc;…}while(1)consumer():do{P(full);P(mutex);getabufferfromfullbufferqueue;nextc=bufferiputbufferibacktoemptyqueue;V(empty);V(mutex);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/Writer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

4、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，其它欲访问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。（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W

5、riter，若既有Writer也有Reader；则按FIFO或某它原则唤醒一个Writer或所有Reader。Writer的一般结构：P（wrt）;写数据AV（wrt）;Reader的一般结构为：P(mutex)；readcount=readcount+1;If(readcount==1)P(wrt);V(mutex)；读数据AP（mutex）；readcount=readcount-1;If(readcount==0)V(wrt);V(mutex);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，

6、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semaphorechopstick［5］；第i个进程描述为(i=0,…,4)do{P（chopstick［i］）；//取左边筷子;P（chopstick［(i+1)%5］）；//取右边筷子;eat//放左边筷子;V（chopstick［i］）；//放右边筷子;V（chopstick［(i+1)%5］）；think}while(1)；(这可能导致死锁)4.3进程通讯两种基本进程通讯方法：1、共享存储（Shared-memory）：相互通讯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

7、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讯，且必须通过操作系统系统调用实现。消息传递系统调用语句的一般形式:发送消息：Send(destination,&message);接收消息：Receive(source,&message)。一.消息传递方法1、直接通讯法基本思想：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