第03讲进程间通信和同步.pptVIP

解决之道： 当一个进程无法进入临界区时，应该被阻塞起来（sleep）； 当一个进程离开临界区时，需要去唤醒（wake up）被阻塞的进程； 克服了繁忙等待方法的两个缺点（浪费CPU时间、可能死锁）。 如何实现这种阻塞和唤醒机制？ 现有的进程互斥问题形式：两个或多个进程都想 进入各自的临界区，但在任何时刻，只允许一个 进程进入临界区。 新的进程互斥问题形式：两个或多个进程都想进 入各自的临界区，但在任何时刻，只允许 N 个进 程同时进入临界区（N ? 1）。 2.3.4 信号量（Semaphore） 1965年由著名的荷兰计算机科学家Dijkstra提出， 其基本思路是用一种新的变量类型（semaphore） 来记录当前可用资源的数量。 有两种实现方式：1）semaphore的取值必须大于 或等于0。0表示当前已没有空闲资源，而正数表 示当前空闲资源的数量；2）semaphore的取值可 正可负，负数的绝对值表示正在等待进入临界区 的进程个数。 信号量是由操作系统来维护的，用户进程只能通 过初始化和两个标准原语（P、V原语）来访问。 初始化可指定一个非负整数，即空闲资源总数。 P、V原语作为操作系统内核代码的一部分，是一 种不可分割的原子操作（atomic action），在其 运行时，不会被时钟中断所打断； P、V原语包含有进程的阻塞和唤醒机制，因此 在进程等待进入临界区时不会浪费CPU时间； P原语：P是荷兰语Proberen（测试）的首字母。 申请一个空闲资源（把信号量减1），若成功， 则退出；若失败，则该进程被阻塞； V原语：V是荷兰语Verhogen（增加）的首字母。 释放一个被占用的资源（把信号量加1），如果 发现有被阻塞的进程，则选择一个唤醒之。 信号量和P、V原语的实现 信号量结构体类型的定义 typedef struct{ int count; // 计数变量 struct PCB *queue; // 进程等待队列} semaphore; P原语：申请一个资源 P( semaphore S){ --S.count; //表示申请一个资源; if (S.count 0) //表示没有空闲资源; { 该进程进入等待队列S.queue末尾; 阻塞该进程; }} V原语：释放一个资源 V( semaphore S){ ++S.count; //表示释放一个资源; if (S.count = 0) //表示有进程被阻塞; { 从等待队列S.queue中取出一个进程; 把该进程改为就绪状态，插入就绪队列 }} Windows 2000 CreateSemaphore（创建信号量） WaitForSingleObject（P操作） ReleaseSemaphore（V操作） ?COS-II osSemCreate（创建信号量） osSemPend （P操作） osSemPost（V操作） 利用信号量来实现进程互斥 int count; // 共享变量（临界资源） semaphore mutex；// 互斥信号量，初始化为1 非临界区 P(mutex); 临界区 V(mutex); 非临界区 P1 非临界区 P(mutex); 临界区 V(mutex); 非临界区 P2 非临界区 P(mutex); 临界区 V(mutex); 非临界区 P3 * * 第二章 进程管理 进程（Process） 线程（Thread） 进程间通信与同步 经典的IPC问题 进程调度 2.3 进程间通信与同步 进程间通信（InterProcess Communi-cation，IPC）：进程之间的信息交流与协调。 并发进程之间的两种关系： 相互独立：进程之间没有任何关联关系（直接的或间接的），仅有CPU竞争关系。无需通信，由进程调度器来协调（如Word、MP3）； 相互关联：进程之间存在着某种关联关系（直接或间接），需要相互通信。例如：共享内存变量、共享软硬件资源、数据传递、协同工作等。 需要讨论的问题： 进程间如何通信呢，如何来相互传递信息呢？ 当两个或多个进程在访问共享资源时，如何确保它们不会相互妨碍 —— 进程互斥问题； 当进程之间存在着某种依存关系时，如何来调整它们运行的先后次序 —