進(jìn)程的同步與通信進(jìn)程死鎖-wenkub
2023-01-17 21:44:15 本頁面
【正文】 count=N. 結(jié)果 count=400(應(yīng)為 200)* 7 并發(fā)的需要 ? 操作系統(tǒng)應(yīng)盡量支持用戶態(tài)程序最大限度地并發(fā)執(zhí)行。 程序并發(fā)執(zhí)行的特點(diǎn)： ? 失去封閉性： 多個(gè)程序共享系統(tǒng)中的各種資源，資源的狀態(tài)將由多個(gè)程序改變，失去封閉性。 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 前趨圖： 用于描述一個(gè)程序的各部分（程序段或語句）間的執(zhí)行順序關(guān)系，或者是一個(gè)大的計(jì)算各子任務(wù)間的因果關(guān)系。1 第 4章 進(jìn)程的同步與通信、進(jìn)程死鎖 主要內(nèi)容： 并發(fā)執(zhí)行，臨界段，信號(hào)量，經(jīng)典進(jìn)程同步問題，消息傳遞原理，死鎖。 1）是一個(gè)有向無循環(huán)圖； 2）圖的結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)程序中的一條語句、 一個(gè)程序段或一個(gè)進(jìn)程； 3）結(jié)點(diǎn)間的有向邊：表示兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之 間存在的偏序或前趨關(guān)系 “ →” ； s1 s3 s2 s5 s4 s7 s6 1. 程序的順序執(zhí)行 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 指各程序段按照某種先后次序執(zhí)行，僅當(dāng)前一個(gè)操作執(zhí)行完后才能執(zhí)行后繼操作。一個(gè)程序執(zhí)行時(shí)，會(huì)受到其他程序的影響。 ? 程序設(shè)計(jì)要利用 OS對(duì)并發(fā)運(yùn)行的支持，安排事務(wù)并發(fā)執(zhí)行。 ?由程序員識(shí)別并發(fā)成分 : ? 用并發(fā)程序設(shè)計(jì)語言設(shè)計(jì)并發(fā)程序， 由編譯系統(tǒng)安排并發(fā)； ? 直接利用操作系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用。 read(F,r)。 Parend。 改進(jìn)手段： 輔以其他手段，則并發(fā)語句可以大大增加其描述并發(fā)的能力。 (1) 該子進(jìn)程繼承了父進(jìn)程的程序空間，復(fù)制了父進(jìn)程的數(shù)據(jù)段和棧段。該系統(tǒng)調(diào)用發(fā)出后，操作系統(tǒng)將從系統(tǒng)中刪除調(diào)用 exit的進(jìn)程，并將 status值傳給等待它結(jié)束的父進(jìn)程。 15 多進(jìn)程實(shí)現(xiàn)前述的讀寫并發(fā)程序 pid = fork（ ） if pid = = 0 then { read（ b） ； exit（ 0） ； } else read（ a） ； wait（ status） ； c = a+b； write（ c）； 16 ? 同步關(guān)系（直接制約）： 為了完成一個(gè)共同任務(wù)，相互協(xié)作的幾個(gè)進(jìn)程需要在某些確定點(diǎn)上協(xié)調(diào)他們的工作，等待來自其它進(jìn)程的信息，以調(diào)整它們的推進(jìn)速度，方可順利執(zhí)行完畢。 注意： 對(duì)于臨界資源，必須互斥訪問，否則會(huì)導(dǎo)致執(zhí)行結(jié)果的不確定性。 P2 N=account。 M=M+1。 account=N。 ? 訪問過程： 1）在進(jìn)入臨界段之前，寫一段代碼以檢查可否進(jìn)入臨界段，通常把這段代碼稱為 進(jìn)入?yún)^(qū) (申請(qǐng)，判斷 )。 //臨界段 exit code。 Entry code exit code 使用打印機(jī) P1 Entry code exit code 使用打印機(jī) P2 23 例 3: 對(duì)共享變量 count的互斥訪問。 } P2: { N:=count。 Entry code exit code Entry code exit code 24 如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)入?yún)^(qū)、退出區(qū)代碼 —同步機(jī)構(gòu) ? 同步機(jī)構(gòu)： 指能實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步的機(jī)制，該機(jī)制能把其它進(jìn)程需要的信息發(fā)送出去，也能測試自己需要的信息是否到達(dá)。 進(jìn)程 2的程序 disableInterrupt()。 Target =true； Return rv } 如果機(jī)器支持 Test_and_Set，可用下列方法解決 ：(Lock=false) do { while（ Test_and_Set(lock)） 。 //其它部分 }while（ 1） 。 while(key ==ture) Swap (Lock, key)。 30 ? 原語 ：指完成某種功能且不被分割或不被中斷執(zhí)行的操作序列 (又稱原子操作 )。 disableIntrrupt()。 s=s+1。 2. 信號(hào)量的具體實(shí)現(xiàn) 33 1. 信號(hào)量定義 typedef struct{ int:value。 if 0 then 保存現(xiàn)場， 將本進(jìn)程掛入 ，等待重新調(diào)度。此時(shí)， ||表示該信號(hào)量上阻塞的進(jìn)程數(shù)； ? V(s)操作： ① 進(jìn)程釋放一個(gè) S代表 的資源，執(zhí)行 +1； ② 若 =0， 表示尚有進(jìn)程因等待 S代表的資源而處于阻塞狀態(tài)，所以應(yīng)喚醒其中之一。 36 進(jìn)程 Pi : 信號(hào)量 mutex=1 P(mutex) V(mutex) 臨界段 非臨界段 do{ }While(1) 37 ? 例子： 有一飛機(jī)機(jī)票售票系統(tǒng)，有 m個(gè)售票處，各售票處通過計(jì)算機(jī)與該系統(tǒng)的票務(wù)中心連網(wǎng)，中心數(shù)據(jù)區(qū)中用 Ri代表某天某次航班的余票數(shù)。 輸出一張機(jī)票； } else 輸出機(jī)票已售完； } 38 ? 存在的問題： 1）存在幾個(gè)旅客幾乎同時(shí)在不同的售票處要求訂購?fù)焱淮魏桨嗟目赡堋? 產(chǎn)生的錯(cuò)誤： pi， pj都售出了一張機(jī)票，但票務(wù)中心記錄機(jī)票余額的變量 Ri卻只減了 1。 Xi=Ri 。 輸出一張機(jī)票 。設(shè) synch是實(shí)現(xiàn)同步的信號(hào)量，初值為 0，則兩個(gè)進(jìn)程的同步可以描述為： 4. 利用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步 Parbegin P2: { P1: { …… S1。 …… } Parend。//車門是否關(guān)好 啟動(dòng)汽車 正常開車 到站停車 V(stop)。 ? 其次是要注意信號(hào)量的初值以及意義 。 P1(){ S1。 S2。 P(c)。 P(e)。 ? 如果 n個(gè)緩沖區(qū)全滿，生產(chǎn)者進(jìn)程必須等待。 ? empty, 初值為 n，表示當(dāng)前緩沖池中空緩沖區(qū)數(shù)，用于同步。 }buffer。 V(mutex)。 struct item nextp, nextc。 Producer: do{ … produce an item in nextp。 P(mutex)。無顧客時(shí)，理發(fā)師睡覺；當(dāng)顧客進(jìn)入理發(fā)店發(fā)現(xiàn)理發(fā)師睡覺時(shí)，則喚醒理發(fā)師。 P(mutex)。 }while(1)。 cutting。其中 P負(fù)責(zé)從輸入設(shè)備上讀入信息并傳給 Q； Q將信息加工后傳給 R； R則負(fù)責(zé)將信息打印輸出。 第一類 Reader/ Writer問題： Reader和 Writer爭奪訪問共享數(shù)據(jù) A時(shí)，Reader有較高優(yōu)先權(quán)。 4. 當(dāng)最后一個(gè)結(jié)束訪問數(shù)據(jù)的 Reader發(fā)現(xiàn)有 Writer正在等待時(shí)，則將其中一個(gè)喚醒。 if readcount=1 P(wrt)。 Writer的一般結(jié)構(gòu)為： P(wrt)。共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為：
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