2-4-进程同步与互斥.ppt

2.4进程间的相互作用2.4.1进程间的同步和互斥在系统中有一些需要相互合作、协同工作的进程，它们之间的相互联系称为进程的同步。另外一种情况是多个进程因争用临界资源而互斥执行，叫做进程的互斥。 所谓临界资源，也可叫做独占资源，是指在一段时间内只允许一个进程访问的资源。进程对临界资源不加限制地访问，会带来进程执行结果不一致，甚至死锁等问题。例如：两个进程P1、P2，它们共享同一变量count，P1、P2的操作如下：P1：R1=count;R1=R1+1;count=R1;?其中，R1和R2为两个通用寄存器。如果两个进程顺序执行，结果使count的值加2。由于现在操作系统中的进程是并发执行的，各进程以自己的速度向前推进，因此，运行的顺序可能是：P1：R1=count；P2：R2=count；P1：R1=R1+1；P1：count=R1；P2：R2=R2+1；P2：count=R2；具体原则如下：(1)当有若干个进程要求进入临界区时，应使一个进程进入临界区，它们不应相互等待而使谁都不能进入，即进程不能无限地停留在等待临界资源的状态。(2)一次只允许一个进程进入临界区中，即各进程只能互斥访问临界资源。(3)各进程使用临界资源的时间是有限的，即任何一个进程都必须在有限的时间内释放所占资源。实现进程互斥的方法有硬件方法和软件方法。软件方法中比较著名的有Dekker算法和Peterson算法。(1)Dekker算法。这种算法需设置一个整型变量turn，指示允许进入临界区的进程。(2)Peterson算法。这种算法除设置整型变量turn外，还要为每一个进程设置一个标志，指示该进程是否要求进入临界区。(3)“开关中断”指令，也称硬件锁，是实现互斥的最简单方法。(4)“交换”指令。这种方法是对每一组共享变量定义一个全局变量，对每一个进程定义一个局部变量。(5)“测试与设置”指令。这种方法是设置一个布尔变量，称为“锁”，用W表示。Dekker算法 Dekker提出了仅基于软件的两个进程通信的算法，这种算法不需要硬件或操作系统的支持。这种算法需设置一个整型变量turn，指示允许进入临界区的进程。//Dekker’sAlgorithmP0进程：P1进程：While(turn!=0);While(turn!=1);//Criticalsection//Criticalsectionturn=1;turn=0;…………Pi进程：while(flag[j]);flag[i]=true;Criticalsection;flag[i]=False;……Peterson算法为了防止两个进程为进入临界区而无限期等待，又设置turn变量，指示不允许进入临界区的进程编号，每个进程在先设置自己标志后再设置turn标志，不允许另一个进程进入。这时，再同时检测另一个进程状态标志和不允许进入标志，这样可以保证当两个进程同时要求进入临界区，只允许一个进程访问临界区。Pi进程： flag[i]=true;turn=j;while(flag[j]turn==j);criticalsection;flag[i]=false;……先到先入，后到等待。(2010)进程P0和P1的共享变量定义及初值为：Booleanflag[2];Intturn=0;flag[0]=false;flag[1]=false;进程P0和P1访问临界资源的类C语言代码实现如下：VoidP0{while(TRUE){flag[0]=TRUE;turn=1;while(flag[1]turn==1);临界区;flag[0]=FALSE;