第2章进程管理03-景雨.ppt

第二章 进程管理 主讲教师：景雨 知识回顾与展开 在上一节课中我们主要介绍了： 1. 进程控制 进程图与进程控制任务 内核 原语 2. 线程 线程的引入 线程的概念 线程的特点 进程和线程的比较 知识回顾与展开 在本节课，我们学习2.4节进程同步与互斥 2.4 进程同步与互斥 教学目的和要求 了解同步互斥问题的原因 掌握临界区和信号量概念 掌握解决简单同步互斥问题的信号量方法 重点 临界区和信号量概念 难点 应用信号量解决同步互斥问题 互斥问题 例子1：两个进程共享打印机 同步问题 例子2：两个程序对共享变量x的读/写 进程的互斥与同步 在多道程序系统中，由于资源共享或进程合作，使进程间形成间接相互制约和直接相互制约关系。 这种相互依赖、相互合作又相互竞争的关系，意味着进程间需要用某种形式的通信来实现，主要表现为进程互斥与同步两方面。 进程同步： 直接制约：“进程—进程” 进行协作－－等待来自其他进程的信息，否则就进行不下去，“同步”。 概念：指系统中多个进程中发生的事件存在某种时序关系，必须协同动作，相互配合，从而共同完成一项任务。 一个进程运行到某一点时要求另一伙伴进程为它提供消息，在未获得消息之前，该进程处于等待（阻塞）状态，获得消息后被唤醒进入就绪状态。 进程互斥： 间接制约：“进程—资源—进程” 进行竞争－－独占分配到的部分或全部共享资源，等待释放后才能使用，“互斥”。 概念：有些资源需要互斥使用，因此各进程间要相互竞争，以使用这些互斥资源，进程的这种关系为进程的互斥。 解决进程互斥有两种办法： 1.由竞争各方平等协商。 2.引入进程管理者，由管理者来协调竞争各方对互斥资源的使用。 系统中某些软件或者硬件资源一次只允许一个进程使用，称这样的资源为临界资源 或互斥资源 或共享变量。 如：外设（打印机、磁带机、绘图仪等）、共享代码段、共享数据结构等。 临界资源 两个进程共享打印机 系统中资源的共享程度 进程的制约关系 临界区的访问过程 临界区的访问过程 进入区(entry section) 检查当前进程可否进入临界区的一段代码。 如果当前进程可以进入临界区，通常设置相应“正在访问临界区”标志，防止其他进程同时进入临界区。 临界区(critical section) 进程中访问临界资源的一段代码。 退出区(exit section) 用于将“正在访问临界区”的进程的标志清除。 剩余区(remainder section) 代码中的其余部分。 进程同步机制应遵循的准则 空闲让进： 当无进程处于临界区时，表明临界资源处于空闲状态，应允许一个请求进入临界区的进程立刻进入自己的临界区，以有效地利用资源。 忙则等待： 当已有进程进入临界区时，表明临界资源正在被访 问，因此其他试图进入临界区的进程必须等待，以保证 对临界资源的互斥访问。 有限等待： 等待进入临界区的进程不能无限期死等； 让权等待： 在进入区等待而不能进入临界区的进程应释放处理机，转换到阻塞状态，给其它进程用。 进程互斥的软件方法 通过平等协商方式实现进程互斥的最初方法是软件方法。 软件方法基本思路： 在进入区检查和设置一些标志，如果已有进程在临界区，则在进入区通过循环检查进行等待；在退出区修改标志。 其中的主要问题： 设置什么标志和如何检查标志。 进程互斥的软件方法 有两个进程Pi, Pj， 缺点： 强制轮流进入临界区。 容易造成资源利用不充分。 （在Pi出让临界区之后，Pj使用临界区之前，Pi不能再次使用临界区。） 算法2：双标志、先检查后修改 设立一个标志数组flag[]： 描述是否有进程在临界区，初值均为FALSE(未使用临界资源)。 算法2：双标志、先检查后修改 优点： 不用交替进入，可连续使用。 算法2：双标志、先检查后修改 缺点： Pi和Pj可能同时进入临界区。 按下面序列执行时，会同时进入： “Pia Pja Pib Pjb”。 即在检查对方flag之后和切换自己flag之前有一段时间，结果双方都检查通过。 问题出在检查和修改操作不能连续进行。 算法3：双标志、先修改后检查 类似于算法2，与算法2的区别在于：先修改后检查；flag[]表是否想进入临界区。 缺点：Pi和Pj可能都进入不了临界区。 按下面序列执行时，会都进不了临界区：“Pia Pja Pib Pjb”。 即在切换自己flag之后和检查对方flag之前有一段时间，结果都切换flag，结果都检查不通过。 算法4:先修改、后检查、后修改者等待 结合算法1和算法3，是正确的算法。turn描述 标志修改的先后，flag