进程同步与通信1

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1、第4章进程的同步与通信进程的同步(synchronism)问题，是操作系统的关键问题之一，这个问题解决不好，就有可能导致同一程序运行结果不确定这种不能容忍的错误，关系到操作系统的成败，因此必须认真解决。通信(communication)，指的是处于同一系统的进程之间的信息交换，它也是操作息统必不可少的功能之一。这两个内容有一定的联系，因为从某种意义上讲，同步也是进程间的一种通信，故这两个内容放在同一章讲述。4.1.互斥与同步的基本概念互斥与同步是同一问题的两个侧面，同步，最基本的含义是相互协调，步伐一致，从

2、这个意义上讲，互斥也是一种同步。互斥(mutualexclusion)：所谓互斥指的是多个进程之间相互排斥地使用临界资源(CR:CriticalResource)这样一种相互制约关系。而临界资源，就是一次只允许一个进程使用的资源，也就是说，在一个进程未使用完之前，另一个进程不得开始使用。输入机、打印机、磁带机等，是“硬”临界资源的例子；而多个进程共用的数据、表格、队列等则是“软”临界资源的例子。这些资源为什么要互斥使用呢？因为不互斥使用就会出现错误。譬如说打印机，如果不互斥使用，则有可能将两个或多个进程的结

3、果打在同一张纸上，如何区分呢!再看书上P55-56经典的关于软临介资源也必须互斥使用的例子。临界区和同类临介区在上面的举例中，涉及到临界区(CS:CriticalSection)和同类临界区的概念。临界区是使用临界资源的程序段，而同类临界区是涉及到同一个临界资源的若干个程序段。同类临界区，作为程序不一定是相同的，作为进程程序的一部分也不一定属于同一进程。有了同类临界区的概念后，在实践上互斥使用临界资源的方法是:多个进程之间互斥地进入各自的同类临界区。同步(Synchronism)如上所说，一般意义上的同步，

4、指的是相互协调、步伐一致的关系。这里所说的进程之间的同步，包含有两层意思，一是指有协作关系的若干个进程要协调它们之间的相对速度，二是指有数据相关的若干个进程要正确地确定它们之间的执行顺序。对第一种同步，看书上P56的举例。CP缓冲区进程之间相互协调的举例4.2解互斥问题的算法解互斥问题的算法，就是进程之间互斥地进入的同类临界区的算法。正确的解互斥问题的算法要符合以下五条准则:(1)空闲让进；(2)忙则等待；(3)有限等待；(4)让权等待；(5)驻留有限。在这五条里面，最重要的是两条，就是”空闲让进”和”互斥

5、进入”，其它的准则可以由其它机制来实现。算法表示的约定首先，用如下所示的方式表示两(多)进程的并发执行：voidmain（）{公共变量说明；cobeginp0（）；p1（）；coend}}接上屏其次，用如下的方式表示一个进程进入和退出自己的临介区：voidp（inti）{while（true）{entrycodecriticalsection；exitcodenon-criticalsection；}}错误的和正确的算法下面给出四个解互斥问题的算法，其中前三个是有这样那样缺陷的，是不完全正确的，第四个是正确

6、的算法。通过这些算法，可以使我们了解人们探索正确算法的过程，也可以在比较中知道错误的为什么错误，正确的为什么正确，以加深对这些算法的理解。不失一般性，这些算法只考虑两个进程(Pi，Pj)的情况，它们很容易推广到多个进程的环境下。算法1voidp(inti){while（true）{while（turn!＝i）{}；criticalsection；turn＝j；non-criticalsection；}}该算法的问题是:空闲不让进。例如，当turn=i时，Pi不想进，这时临介区是空闲的，但Pj不能进。问题就在

7、于，turn值的修改是在进入临介区之后进行。算法2voidp(inti){while(true){while(flag[j]){}；flag[i]＝true；criticalsection；flag[i]＝false；non-criticalsection；}}该算法的问题是：有可能两个进程同时进入临介区，从而违背了互斥进入的原则。算法3voidp(inti){while(true){flag[i]＝true；while(flag[j]){}；criticalsection；flag[i]＝false；no

8、n-criticalsection；}}该算法的问题是：有可能出现两个都不能进且相互等待的死锁局面。算法4的描述voidp(inti){while（true）{flag[i]＝true；turn＝1；while（flag[j]&&（turn==j））；criticalsection；flag[i]＝false；non-criticalsection；}}要证明该算法的正确性，只要证明两点:空闲让进，互斥进入。4.