西安理工大学《操作系统Operating System》5.ppt

第五章 并发进程及死锁问题 进程间的联系 进程的同步机制──信号量及P.V操作（解决进程同步互斥问题） 5.1 进程间的制约关系 相交进程与无关进程 相交进程：指多个并发进程在逻辑上有某种联系 无关进程（不相交进程）：在逻辑上无任何联系的进程 直接作用和间接作用 直接作用： 进程间的相互联系是有意识的安排的，直接作用只发生在相交进程间 间接作用： 进程间要通过某种中介发生联系，是无意识安排的，可发生在相交进程之间，也可发生在无关进程之间 进程的同步（直接作用） 进程的同步：synchronism 指系统中多个进程中发生的事件存在某种时序关系，需要相互合作，共同完成一项任务。具体说，一个进程运行到某一点时要求另一伙伴进程为它提供消息，在未获得消息之前，该进程处于等待状态，获得消息后被唤醒进入就绪态 例: 司机 P1 售票员 P2 while (true) while (true)  { { 启动车辆； 关门； 正常运行； 售票； 到站停车； 开门； } } 进程的互斥（间接作用）mutual exclusion 由于各进程要求共享资源，而有些资源需要互斥使用，因此各进程间竞争使用这些资源，进程的这种关系为进程的互斥 临界资源：critical resource 系统中某些资源一次只允许一个进程使用，称这样的资源为临界资源或互斥资源或共享变量 使用互斥区的原则： 有空让进：当无进程在互斥区时，任何有权使用互斥区的进程可进入 无空等待：不允许两个以上的进程同时进入互斥区 多中择一：当没有进程在临界区，而同时有多个进程要求进入临界区，只能让其中之一进入临界区，其他进程必须等待 有限等待：任何进入互斥区的要求应在有限的时间内得到满足 让权等待：处于等待状态的进程应放弃占用CPU，以使其他进程有机会得到CPU的使用权 进程互斥的软件方法 通过平等协商方式实现进程互斥的最初方法是软件方法 其基本思路是在进入区检查和设置一些标志，如果已有进程在临界区，则在进入区通过循环检查进行等待；在退出区修改标志 其中的主要问题是设置什么标志和如何检查标志 软件解法 (1) free: 表示临界区标志 true: 有进程在临界区 false:无进程在临界区(初值)  .... while (free);  free = true; 临界区 free = false; 软件解法 (2) turn: true P进入临界区 false Q进入临界区 .... P: while (not turn); 临界区 turn = false; Q: while (turn); 临界区 turn = true; 硬件解法 (1) “测试并设置”指令 boolean TS (boolean *lock) { boolean old; old = *lock; *lock = true; } while TS(lock); 临界区 lock = false; 硬件解法 (2) “交换”指令 void SWAP(int *a, int *b) { int temp; temp = *a; *a = *b; *b = temp; } key = true; do { SWAP(lock,key); }while(key); 临界区 lock:=false; 5.2 进程的同步机制──信号量及P.V操作（解决进程同步与互斥）5.2.1概念 同步机制： 信号量及P、V操作；管程；条件临界域；路径表达式等（用于集中式系统中） 会合；通信顺序进程；分布进程；远程过程调用等（适用于分布式系统中） 信号量分类 公用信号量 私用信号量 二元信号量 一般信号量 同步机制应满足的基本要求： * 描述能力 * 可以实现 * 效率高 * 使用方便 信号量：semaphore 是一个数据结构 定义如下： struc semaphore { int value; pointer_PCB queue; } 信号量说明： semaphore s; P、V操作 P(