05进程管理2互斥和同步一.ppt

* * * 4 用信号量实现进程的同步--- 生产者－消费者问题 思考1：mutex和empty两个信号量之间有什么区别吗？ 思考2：多信号量的操作顺序有要求吗？ 互斥信号量 mutex：防止多个进程同时进入临界区 同步信号量 empty和full：保证事件发生的顺序 缓冲区满时，Producer停止运行 缓冲区空时，Consumer停止运行 概念差别——互斥与同步（并发的两个要素） 互斥：保护临界区，防止多个进程同时进入 同步：保证进程运行的顺序合理 思考 生产者进程中，两个wait操作的顺序能否互换？ 生产者进程先执行wait(mutex),再执行wait(empty), 何时会出错？ 消费者进程中，先wait(mutex)，再wait(full)何时会出错？ * 如果某种原因使得生产者进程执行了多次，而消费者进程一次也没执行，从而全部缓冲区都存满新数据时，再执行一次生产者进程就会死锁。 如果某种原因使得消费者进程执行了多次，而生产者进程一次也没执行，从而全部缓冲区都为空时，再执行一次消费者进程就会死锁。 * 同步/互斥信号量的使用方法 互斥信号量 必定成对出现：进入临界区——临界区——退出临界区 同步信号量 未必成对出现，依赖于同步关系的性质 同步信号量和互斥信号量的操作顺序 基本原则：互斥信号量永远紧邻临界区:同步在前，互斥在后。 * 2.4.2 信号量集 一段处理代码需要同时获取两个或多个临界资源――可能死锁：各进程分别获得部分临界资源，然后等待其余的临界资源，各不相让 基本思想：在一个原语中，将一段代码同时需要的多个临界资源，要么全部分配给它，要么一个都不分配。称为Swait(Simultaneous Wait)。在Swait时，各个信号量的次序并不重要，虽然会影响进程归入哪个阻塞队列，但是由于是对资源全部分配或不分配，所以总有进程获得全部资源并在推进之后释放资源，因此不会死锁。 信号量集用于同时需要多个资源时的信号量操作； 1. AND型信号量集 AND型信号量集用于同时需要多种资源且每种占用一个时的信号量操作； * Swait(S1, S2, …, Sn) //P原语； { while (TRUE) { if (S1 =1 S2 = 1 … Sn = 1) { //满足资源要求时的处理； for (i = 1; i = n; ++i) --Si; //注：与wait的处理不同，这里是在确信可满足 //资源要求时，才进行减1操作； break; } else { //某些资源不够时的处理； 调用进程进入第一个小于1信号量的等待队列Sj.L; 阻塞调用进程; 将调用进程的PC置为swait操作开头 } } } * Ssignal(S1, S2, …, Sn) { for (i = 1; i = n; ++i) { ++Si; //释放占用的资源； for (each process P waiting in Si.L) //检查每种资源的等待队列的所有进程； { 从等待队列Si.L中取出进程P; 进程P进入就绪队列; } } } } 需要注意： 原先处于阻塞状态的进程，被唤醒后，从何处开始执行？ 与 记录型信号量机制有何不同？ * 2. 一般“信号量集” 一次需要N个某类临界资源时，就要进行N次wait操作－－低效又可能死锁 基本思想：在AND型信号量集的基础上进行扩充：进程对信号量Si的测试值为ti（用于信号量的判断，即Si = ti，表示资源数量低于ti时，便不予分配），占用值为di（用于信号量的增减，即Si = Si - di和Si = Si + di） Swait(S1, t1, d1; ...; Sn, tn, dn); Ssignal(S1, d1; ...; Sn, dn); 一般信号量集用于同时需要多种资源、每种占用的数目不同、且可分配的资源还存在一个临界值时的处理； * 一般信号量集的几种特定情况： Swait(S, d, d)表示每次申请d个资源，当少于d个时，便不分配； Swait(S, 1, 1)表示互斥信号量； Swait(S, 1, 0)作为一个可控开关 当S=1时，允许多个进程进入临界区； 当S=0时，禁止任何进程进入临界区； 一般信号量集未必成对使用Swait和Ssignal：如：一起申请，但不一起释放； * 1. 生产者－消费者问题(the producer-consumer problem) 问题描述：若干进程