【考研计算机专业课】武汉大学操作系统PPT课件 第3章 进程同步与通信2.ppt

3.5 进程通信 进程通信是指进程之间的信息交换。 进程互斥与同步交换的信息量较少且效率较低，因此称这两种进程通信方式为低级进程通信方式，相应地也将P、V原语称为两条低级进程通信原语。 高级进程通信方式是指进程之间以较高的效率传送大量数据。 3.5.1 进程通信的类型 高级进程通信方式可分为三大类： 共享存储器系统 消息传递系统 管道通信系统或共享文件系统 共享存储器系统 相互通信的进程共享某些数据结构或共享存储区。 基于共享数据结构的通信方式：诸进程通过公用某些数据结构交换信息。如生产者-消费者问题。 基于共享存储区的通信方式：在存储器中划出一块共享存储区，诸进程可通过对共享存储区进行读或写来实现通信。包括建立共享存储区、附接及断接。 消息传递系统 在消息传递系统中，进程间的数据交换以消息为单位，程序员直接利用系统提供的一组通信命令（原语）来实现通信。 消息传递系统因其实现方式不同可分为： 直接通信方式：发送进程将消息发送到接收进程，并将其挂在接收进程的消息队列上；接收进程从消息队列上取消息。 间接通信方式：发送进程将消息发送到信箱，接收进程从信箱中取消息。 管道（共享文件）通信 管道（共享文件）通过连接读进程和写进程的共享文件来实现读写进程之间通信。 3.5.2 消息传递系统 消息传递系统是实现进程通信的常用方式，这种通信方式既可以实现进程间的信息交换，也可以实现进程间的同步。 1. 消息缓冲通信 消息缓冲通信是直接通信方式的一种实现。 消息缓冲队列通信机制中的数据结构 所谓消息是指一组信息，消息缓冲区的数据结构如下： struct message { sender; 发送者进程标识符 size; 消息长度 text; 消息正文 next; 指向下一个消息缓冲区的指针 } 在PCB中还应增加 struct PCB { ┇ mq;消息队列队首指针 mutex;消息队列互斥信号量 sm;消息队列资源信号量 ┇ } 消息缓冲通信的实现思想 为了实现消息通信，发送进程应先在自己的工作区中设置一个发送区，把欲发送的消息填入其中，然后再用发送原语将其发送出去。 接收进程调用接收原语从自己的消息缓冲队列中摘下第一个消息，并将其内容复制到自己的消息接收区内。 两个进程进行通信的过程 发送原语描述 void send（receiver，a）receiver为接收者标识号，a为发送区首址 { 向系统申请一个消息缓冲区i； 将发送区a中的消息复制到i中； 获得接收进程的内部标识j; P（mutex）； 把消息插入j的消息队列上； V（mutex）； V（sm）； } 接收原语描述 void receive（b）b为接收区首址 { 获得接收进程内部标识j; P（sm）； P（mutex）； 将消息队列中的第一个消息移出； V（mutex）； 将消息复制到接收区b； } 2.信箱通信 信箱通信方式中，进程之间通信需要通过共享数据结构实体--信箱来进行。 信箱是一种数据结构，其中存放信件。 信箱逻辑上分成信箱头和信箱体两部分。 信箱头中存放有关信箱的描述。 信箱体由若干格子组成，每格存放一个信件，格子的数目和大小在创建信箱时确定。 信箱通信原语 信箱通信原语包括： 信箱的创建和撤消： 消息的发送和接收： Send(mailbox,message); Receive(mailbox,message); 消息通信中的同步问题1 进程间的消息通信存在同步关系 对于发送进程来说，它在执行发送原语后有两种可能选择： 发送进程阻塞，直到这个消息被接收进程接收到，这种发送称为阻塞发送。 发送进程不阻塞，继续执行，这种发送称为非阻塞发送。 消息通信中的同步问题2 对于一个接收进程来说，在执行接收原语后也有两种可能选择： 如果一个消息在接收原语执行之前已经发送，则该消息被接收进程接收，接收进程继续执行。 如果没有正在等待的消息，则该进程阻塞直到有消息到达；或者该进程继续执行，放弃接收的努力。前者称为阻塞接收，后者称为非阻塞接收。 消息通信中的同步问题3 根据发送进程和接收进程采取方式的不同，通常有三种常用的组合方式： 非阻塞发送、阻塞接收。 非阻塞发送、非阻塞接收。 阻塞发送，阻塞接收。 3.管