HYZ-OS-2013-进程管理-3.ppt

北京交通大学计算机学院何永忠 第二章 进程管理 2.1 进程的基本概念 2.2 进程控制 2.3 进程同步 2.4 经典进程同步问题 2.5 管程 2.6 进程通信 2.7 线程 三个工人在一所教堂外面砌砖，一位牧师看到前去问道，“请问三位为何工作啊？”第一个工人说，“我砌砖只是为了生活，尽管我不喜欢这份工作。”第二个工人说，“我砌砖是为了学习一门手艺，做得也挺开心的。” 第三个工人说，“我砌砖是因为我正在构建加州最美最大的教堂。” 回顾 信号量值得物理意义 n =0 当前可用资源数为n n0: 等待进程数为-n 信号量操作的物理意义 wait(RS)：申请一个资源RS。有资源就可继续执行，否则等待。 signal(RS)：产生一个资源RS，当存在等待进程该资源的进程时则唤醒第一个。 信号量RS可以与一个资源或者多个资源相关（例如共享变量N），也可以不与任何真实的资源相关（例如先后关系中的信号量）。 记录型信号量实现互斥 process1: begin repeat wait(mutex); N=N-1; signal(mutex); until false; end 课堂练习 1、P1、P2共享M，如何正确实现他们的并发执行? P1：scanf(N) ；if(MN) M=M+1; P2: M=M-1；printf(M);printf(M+1); 2、P1-P4的同步互斥关系：{P1?P2,P1? P3,P2 ? P4,P3 ?P4}且P2、P3互斥。 2.4 经典进程同步问题 2.4.1 生产者—消费者问题 2.4.2 哲学家进餐问题 2.4.3 读者—写者问题 生产者?消费者问题背景 例子：视频播放器 输入进程，解码进程。两个进程共享一个缓冲区buffer[N] 不断进行数据传递。输入进程不断把数据放入buffer, 解码进程从buffer中取出数据解码并输出 注意： 1、输入数据大大于buffer大小N，需要反复输入。 2、输入进程每次输入的数据大小为N。 生产者?消费者问题背景 问题 1、输入进程在将新读入的数据放入一个buffer前必须等待解码进程把buffer数据读完。 2、解码进程必须等待输入进程把输入的数据放入buffer后才能读取buffer中的数据解码后交输出。 生产者?消费者问题背景 输入进程是数据的生产者，解码进程是数据的消费者。 生产者—消费者问题具有很大的代表性和实用价值。 生产者?消费者问题分析 生产者P和消费者C必须同步！ P先生产数据，C后消费数据 C先释放空间，P后利用空间 生产者?消费者问题1个P,1个C,一个buffer Var buffer: array [0..n-1] of item; empty, full : semphore ?? 1, 0 ; Begin parbegin Producer; Consumer oarend end 生产者?消费者问题1个P,1个C,一个buffer Producer Repeat wait(empty); Read and put into buffer; signal(full); Consumr Repeat wait(full); Read from buffer; signal(empty); 生产者?消费者问题-更多 设置了一个具有n个缓冲区的循环缓冲，生产者进程可以将它所生产的数据放入一个缓冲区中，消费者进程可以从一个缓冲区中取得一个数据消费 同时有多个生产者，多个消费者 异步运行方式及彼此必须保持同步 生产者?消费者问题临界资源剖析 生产者?消费者程序变量设计 循环缓冲表示机制 一维数组buffer: array [0..n-1] of item; 输入指针in 指示下一个可以投放数据的缓冲区 初始值为0；变化方式：in ?? (in+1) mod n 输出指针out 指示下一个可以获取数据的缓冲区 初始值为0；变化方式：out??(out+1) mod n nextp/nextc暂存每次要生产或消费的数据 生产者?消费者程序-没有同步 produceri: Var nextp: item; begin repeat produce an item in nextp; buffer[in] ?? nextp; in ?? (in+1) mod n; until false; end 生产者?消费者程序-没有同步 consumerj: Var nextc: item; begin repeat nextc??buffer[out]; out