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第三章 进程管理 sh_licsy@163.com 3.5 进程互斥 3.5 进程互斥 3.5 进程互斥 临界资源、临界区 例：有两个进程A和B，它们共享一个变量x，且两个进程按以下方式对变量X进行访问和修改: 其中R1和R2为处理机中的两个寄存器。 A与B均对X+1，即X+2。 若按另一顺序对变量进行修改： 结果x只加了1。 临界资源、临界区 例2：getspace和release: getspace: begin local g g stack[top] top top-1 end release(ad): begin top top+1 stack[top] ad end 两个进程公用一个堆栈，堆栈是临界资源；访问堆栈的程序段就是临界区。 临界资源、临界区 为了保证临界资源的正确使用，可以把临界资源的访问过程分成以下几部分： 临界资源、临界区 互斥的定义 互斥的定义： 不允许两个以上的共享某一公有资源的并发进程同时进入临界区称为互斥。 一组并发进程互斥执行需满足的准则 互斥的加锁实现 原理：当某个进程进入临界区之后，它将锁上临界区；直到它退出临界区时为止。 并发进程在申请进入临界区时，首先测试该临界区是否是上锁的，如果该临界区已被锁住，则该进程要等到该临界区开锁之后才有可能获得临界区 加锁后的临界区程序描述： Lock(key[s])； (临界区) unLock(key[s])； ①引入锁定位key[s]=1（资源可用）或0（资源不可用） ② Lock(key[s])定义三个动作： a. 检查key[s]是否为1； b. 若key[s]=1，则key[s]=0； c. 若key[s]=0，则返回a继续检测。 ③unLock(key[s])定义一个动作：key[s] 1 。 问题： Lock(key[s])必须满足 key[s]=0时，不允许任何进程进入临界区；key[s]=1时，仅允许一个进程进入临界区，实现起来较困难。 信号量（Sem）的物理意义： ①信号量（Sem）是一整数； ②当sem ? 0时代表可供并发进程使用的资源实体的数目； ③当sem 0时则表示正在等待使用资源（如临界区）的进程数目。 信号量使用时应注意的问题： 用于进程互斥的信号量sem的初值应该大于零；建立一个信号量时必须说明所建信号量所代表的意义（物理）并赋初值。 P操作的定义： ①信号量sem减1； ②若sem减1后仍大于等于零，则进程继续执行； ③若sem减1后小于零，则该进程被阻塞后加入与该信号相对应的等待队列中，然后转进程调度。 P操作流程图 V操作的定义： ①信号量sem加1； ②若sem加1后仍大于零，则进程继续执行； ③若sem加1后小于或等于零，则从与该信号相对应的等待队列中唤醒一个等待进程，然后返回原进程继续执行或转进程调度。 信号量的值仅能由P、V原语操作改变。 V操作流程图 实现P、V原语的软件方法：加锁法 P（sem）： Begin 封锁中断； lock(lockbit) val[sem]=val[sem]-1 if val[sem]0 保护当前进程CPU现场； 把当前进程状态置为等待； 将当前进程插入信号量sem的等待队列； 转进程调度； fi unlock(lockbit)； 开放中断； end 实现P、V原语的软件方法：加锁法 V（sem）： Begin 封锁中断； lock(lockbit) val[sem]=val[sem] + 1 if val[sem]? 0 local K； 从sem等待队列中选取一个等待进程，将其指针置入K中； 将K插入就绪队列； 进程状态置“就绪” fi unlock(lockbit)； 开放中断； end 用P、V操作实现简单的进程互斥或同步 解决此类问题的一般方式： 根据问题给出的条件，确定进程有几个或几类； 确定进程间的制约关系——是互斥，还是同步； 各相关进程间通过什么信号量实现彼此的制约，标明信号量的含义和初值。 用P、V操作写出相应