第3章進程管理(編輯修改稿)
2025-10-22 19:18 本頁面
【文章內容簡介】 —— 管程 進程的通信方式之二 —— 消息緩沖 返回本章首頁 第 3章 進程管理 臨界資源和臨界區(qū) 在計算機中有許多資源只允許一個進程使用，如果有多個進程同時去使用這類資源就會產生嚴重的錯誤。 幾個進程若共享同一臨界資源，它們必須以互斥的方式使用這個臨界資源，即當一個進程正在使用臨界資源且尚未使用完畢時，則其他進程必須推遲對該資源的進一步操作，在當前進程的使用完成之前，不能從中插進去使用這個臨界資源，否則將會造成信息混亂和操作出錯。 系統(tǒng)中同時存在有許多進程，它們共享各種資源，然而有些資源每次只能讓一個進程所使用。 返回本節(jié)目錄 第 3章 進程管理 進程的通信方式之一 —— 同步與互斥 同步： 我們把進程間的這種必須互相合作的協(xié)同工作關系 ， 稱為進程同步 。 互斥： 兩個并行的進程 A、 B， 如果當 A進行某個操作時， B不能做這一操作，進程間的這種限制條件稱為進程互斥，這是引起資源不可共享的原因。 第 3章 進程管理 lock和 unlock 大部分同步方案均采用某個物理實體 （ 如鎖 、 信號燈等 ）實現(xiàn)通信 ， 進程通信原語中關鎖 （ lock） 和開鎖 （ unlock）是最簡單的原語 。 在這兩個原語中設置一個公共變量 x代表某個臨界資源的狀態(tài) 。 如： x=0， 表示資源可用 ， x=1，表示資源正在使用 。 關鎖原語 1ock（ x） ： L： if x＝ 1 then goto L else x： =1； 開鎖原語 unlock（ x） ： x： =0； 第 3章 進程管理 圖 開鎖和關鎖程序流程圖 返回本節(jié)目錄 第 3章 進程管理 兩個經(jīng)典的同步 /互斥問題 1．生產者與消費者問題 2．讀者與寫者問題 第 3章 進程管理 1．生產者與消費者問題 Dijkstra把廣義同步問題抽象成一種“生產者與消費者問題”（ Producerconsumerrelationship） 的抽象模型。事實上，計算機系統(tǒng)中的許多問題都可歸結為生產者與消費者問題，生產者與消費者可以通過一個環(huán)形緩沖池（見圖）聯(lián)系起來，環(huán)形緩沖池由幾個大小相等的緩沖塊組成，每個緩沖塊容納一個產品。每個生產者可不斷地每次往緩沖池中送一個生產產品，而每個消費者則可不斷地每次從緩沖池中取出一個產品。 下一頁 第 3章 進程管理 圖 環(huán)形緩沖池 下一頁 第 3章 進程管理 下面給出基于環(huán)形緩沖區(qū)的生產者與消費者關系的形式描述 ， 設： （ 1） 公用信號量 mutex： 初值為 1， 用于實現(xiàn)臨界區(qū)互斥 。 （ 2） 生產者私用信號量 empty： 初值為 n， 指示空緩沖塊數(shù)目 。 （ 3） 消費者私用信號量 full： 初值為 0， 指示滿緩沖塊數(shù)目 。 （ 4）整型量 i和 j初值均為 0， i指示首空緩沖塊序號，j指示首滿緩沖塊序號。 ?模塊 設計如下： 下一頁 第 3章 進程管理 Var mutex， empty， full： semaphore。 i,j:integer； buffer： array [0… n一 1] of item； Procedure producer。 生產者進程 begin while true do begin produce a product。 P(empty)。 下一頁 第 3章 進程管理 P(mutex)。 Buffer (i)：＝ Product。 i：＝ (i+1) mod n； V(mutex)。 V(full) end end。 procedure consumer。 消費者進程 下一頁 第 3章 進程管理 begin While true do begin P(full)； P(mutex) goods：＝ buffer(j)。 j：＝ (j+1) mod n。 V(mutex)。 V(empty)。 Consume a product。 end 下一頁 第 3章 進程管理 end。 begin seminitial 。 i:＝ j:＝ 0。 cobegin producer； consumer； coend end 下一頁 第 3章 進程管理 2．讀者與寫者問題 設某航空公司有 2個售票處 ， 它們通過遠程終端訪問設在公司總部的航空訂票系統(tǒng) ， 并要查詢或修改系統(tǒng)中記錄所有班機當前訂票數(shù)的數(shù)據(jù)庫 B。設 Bi為某班機的當前訂票數(shù) ， P1和 P2分別代表 2個售票處的售票進程 ， R1和 R2為進程執(zhí)行時使用的工作寄存器 。 由于售票進程并發(fā)執(zhí)行 ， 且各自訪問數(shù)據(jù)庫 B的時間是隨機的 ， 故有可能出現(xiàn)下面的訪問序列 （ 假定 Bi的當前值為 x） ： 下一頁 第 3章 進程管理 P1:R1:=Bi。 R1:=R1+1 P2:R2=Bi。 R2:=R2+1。 P1:Bi:=R1。 P2:Bi:=R2 可見， Bi的新值是 X+1， 而不是 X+2。 這里的 P1和 P2均為寫者，顯然，對于寫者 Bi為臨界資源，因此寫者應該互斥。 下一頁 第 3章 進程管理 下面給出讀者進程與寫
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