第九讲 进程同步与通信.PPTVIP

第九讲 进程同步与通信 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，通信实现。 作业：15，16，17。 * * 4.2.5 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，写取都以一个缓冲区为单位。 说明： 将缓冲池看做是共享数据，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 P1 P2 … Pm C1 C2 …Cn 生产者 消费者 缓冲池 解：设置以下信号量 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，用于同步。 empty,初值为n，表示当前缓冲池中空缓冲区数，用于同步。 有限缓冲区生产者/消费者进程描述如下： type item= …; var buffer= …; full,empty,mutex:semaphor; nextp,nextc:item; begin full:=0; empty:=n; mutex:=1; P(empty); P(mutex); add nextp to buffer; V(mutex); V(full); until false; end; Parbegin Producer: begin repeat … produce an item in nextp; ... … consume the item in nextc; … until false; end; Parend; consumer:begin repeat P(full); P(mutex); remove an item from buffer to nextc 释放缓冲区 V(mutex); V(empty); 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，其他欲访问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Writer，若既有Writer也有Reader；则按FIFO或某它原则唤醒一个Writer或所有Reader。 Reader的一般结构为： P(mutex)； readcount:=readcount+1; If readcount=1 then P(wrt); V(mutex)； 读数据A P（mutex）； readcount:= readcount-1; If readcount=0 then V(wrt); V(mutex); Writer的一般结构为： P（wrt）; 写数据A V（wrt）; 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，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： Var Chopstick;array [0,4]of semaphore; 第i个进程描述为(i=0,… ,4) repeat P（chopstick[i]）; P(chopstick[(i+1)mod 5]