操作系统4-3.ppt

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：15，16，17 生产者 消费者 生产一个产品； p(empty)； p (mutex)； 将一个产品送入缓冲区； v (mutex)； v(full)； p (full)； p (mutex)； 从缓冲区中取一个产品； v (mutex)； v (empty)； 消费一个产品； 注意 无论在生产者进程还是在消费者进程中，P操作的次序都不能颠倒，否则将可能造成死锁。 颠倒生产者进程中的P操作 用信号量解决读者-写者问题 为解决读者写者问题，应设置两个信号量和一个共享变量： 互斥信号量mutex，用于使读进程互斥地访问共享变量readcount，其初值为1； 写互斥信号量writer，用于实现写进程与读进程的互斥以及写进程与写进程的互斥，其初值为1； 共享变量readcount，用于记录当前正在读数据集的读进程数目，初值为0。 对读者写者问题的理解 请注意对信号量mutex意义的理解。 mutex是一个互斥信号量，用于使读进程互斥地访问共享变量readcount。该信号量并不表示读进程的数目，表示读进程数目的是共享变量readcount。 用信号量解决哲学家进餐问题 用五支筷子的信号量构成信号量数组： semaphore chopstick[5] ； 所有信号量初值为1， 补充：AND型信号量 AND型信号量的基本思想是：将进程在整个运行过程中需要的多类资源，一次性地全部分配给进程，待该进程使用完后再一起释放。只要有一个资源未能分配给该进程，其他所有资源也不分配。 我们称AND型信号量的P原语为SP或Swait， V原语为SV或Ssignal。 SP操作 SP（S1，S2，…，Sn） { if（S1＞＝1 S2＞＝1 … Sn＞＝1） for （i=1; i= n; i++) Si= Si-1; else { 将进程插入第一个小于1的信号量等待队列； 将调用进程的程序计数器设置为SP的第一条指令； } } SV操作 SV（S1，S2，…，Sn ） { for （i=1； i=n; i++) { Si= Si+1; 唤醒Si等待队列上的所有进程并将它们插入就绪队列； } } 信号量集 信号量集是AND型信号量的扩充，其基本思想是：在一次原语操作中完成对所有资源的申请，即进程可以一次申请多类资源，每类资源可以申请多个，当某类资源的数量低于其下限值或不能满足进程的申请要求时，则不进行分配。 SP SP（S1,t1,d1，S2,t2,d2，…，Sn,tn,dn） /*ti为下限值，di为资源申请量*/ { if S1=t1 S1=d1 … Sn=tn Sn=dn ) for (i=1 ; i=n; i++) Si=Si－di； else { 将进程插入第一个资源数小于ti或di的信号量的等待队列； 将调用进程的程序计数器设置为SP的第一条指令； } } SV SV（S1,d1，S2,d2，…，Sn,dn ） { for（ i=1； i=n; i++) { Si=Sｉ＋di； 唤醒队列Si上的所有进程并将它们插入就绪队列； } } 信号量集的几种特殊的情况 SP（S，d，d）:此时信号量集中只有一个信号量，它每次申请d个资源，当资源数量少于d个时，便不予分配。 SP（S，1，1）：此时的信号量集已退化为记录型信号量。 SP（S，1，0）：这是一种很特殊的信号量，可作为一个可控开关。当S≥1时，允许多个进程进入特定区域；当S＝0时，禁止任何进程进入特定区。 用AND型信号量集解决生产者-消费者问题 mutex=1；full=0；empty=n； 用AND型信号量解决哲学家进餐问题 sp(stick[i]，stick[(i+1) mod 5])； 进餐； sv(stick[i]，stick[(i+1) mod 5])； 思考； 用信号量集解决读者-写者问题 为了实现方便增加一个限制条件，即最多只允许RN个读进程同时读。 设置两个信号量： mx表示写互斥的信号量，用于实现写进程与读进程的互斥以及写进程与写进程的互斥，其初值为1；