第4章 进程同步与通信ppt课件.ppt

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1、第4章 进程同步与通信第第4 4章章 进程同步与通信进程同步与通信操作系统（第四版）操作系统（第四版）第4章 进程同步与通信4.1 4.1 进程间的相互作用进程间的相互作用4.2 4.2 进程通信进程通信4.3 4.3 死锁死锁4.4 Linux4.4 Linux进程间通信进程间通信4.1 进程间的相互作用q进程间的联系进程间的联系 资源共享关系资源共享关系 相互合作关系相互合作关系 临界资源临界资源 - - 一种多个进程访问的资源。一种多个进程访问的资源。 - - 属性：访问临界资源的进程必须互斥得访问它，也就属性：访问临界资源的进程必须互斥得访问它，也就是说，同一时刻只允许一个进程访问的资

2、源叫临界资源是说，同一时刻只允许一个进程访问的资源叫临界资源 思考思考: :下面两个进程并发是否能正确执行下面两个进程并发是否能正确执行? ?4.1 进程间的相互作用void Producer() while (1) produce an item in nextp; while (counter=n)no-op; bufferin=nextp; in=(in+1)mod n; counter+; register1=counter;resister1+;counter=register1;void Consumer() while(1) while (counter=0)no-op; nex

3、tc=bufferout; out=(out+1)mod n; counter-; consume the item in nextc; register2=counter;resister1-;counter=register2;4.1 进程间的相互作用 临界区临界区 不论是硬件临界资源，还是软件临界资源，多个进程必须不论是硬件临界资源，还是软件临界资源，多个进程必须互斥地对它进行访问。我们把在每个进程中访问临界资源的互斥地对它进行访问。我们把在每个进程中访问临界资源的那段代码称为那段代码称为临界区临界区（critical sectioncritical section） 同步机制应遵循的准

4、则同步机制应遵循的准则 - - 空闲让进空闲让进 - - 忙则等待忙则等待 - - 有限等待有限等待 - - 让权等待让权等待4.1 进程间的相互作用q利用软件方法解决进程互斥问题利用软件方法解决进程互斥问题q 算法算法1 1 设置一个公用整型变量设置一个公用整型变量turnturn，用于指示被允许进入临界区，用于指示被允许进入临界区的进程的编号的进程的编号. . 算法描述如下：算法描述如下： P1 while (1) while (turn!=1)no-op; critical section turn=2; 不能保证实现不能保证实现“空闲让进空闲让进”的准则的准则P2while (1) w

5、hile (turn!=2) no-op; critical section turn=1; 算法算法2 2 设置一个数组，使其中每个元素的初值为设置一个数组，使其中每个元素的初值为0 0，表示所有进，表示所有进程都未进入临界区，在每一个进程访问临界资源之前，先去程都未进入临界区，在每一个进程访问临界资源之前，先去查看一下临界资源是否正被访问。若正被访问，该进程需等查看一下临界资源是否正被访问。若正被访问，该进程需等待；否则进入自己的临界区待；否则进入自己的临界区 算法描述如下：算法描述如下：int flag2=0,0; P0： while (1) while (flag1) no-op; f

6、lag0=1; critical section flag0=0; 4.1 进程间的相互作用违背了违背了“忙则等待忙则等待”的准则的准则和和“有限等待有限等待”P1： while (1) while (flag0) no-op; flag1=1; critical section flag1=0; 算法算法3 3 使要进入临界区的进程先设置其要求进入的标志，然后，使要进入临界区的进程先设置其要求进入的标志，然后，再去查看其他进程的标志再去查看其他进程的标志, ,算法描述如下：算法描述如下：int flag2=0,0; P0： while (1) flag0=1; while (flag1)no

7、-op; critical section flag0=0; 4.1 进程间的相互作用违背了违背了“空闲让进空闲让进”P1： while (1) flag1=1; while (flag0) no-op; critical section flag1=0; 算法算法4 4 为每个进程设置了相应的标志为为每个进程设置了相应的标志为flagflag；还设置了一个；还设置了一个turnturn变量，变量，用于指示允许进入临界区的进程编号用于指示允许进入临界区的进程编号, , 算法描述如下：算法描述如下： int flag2=0,0; P0： while (1) flag0=1; turn=2； wh

8、ile (flag1&turn=2) no-op; critical section flag0=0; 4.1 进程间的相互作用P1： while (1) flag1=1; turn=1； while (flag0&turn=1)no-op; critical section flag1=0; 保证了保证了“忙则等待忙则等待”，又实，又实现了现了“空闲让进空闲让进”4.1 进程间的相互作用q利用硬件方法解决进程互斥问题利用硬件方法解决进程互斥问题 利用利用Test-and-SetTest-and-Set指令实现互斥指令实现互斥 Test-and-Set指令为：指令为： int TS(stati

9、c int lock) int TS=lock; lock=1; return(TS); 4.1 进程间的相互作用用用TSTS指令实现进程互斥的循环描述为：指令实现进程互斥的循环描述为： while (1) while (TS(lock) do no-op; critical section lock=0; 思考思考:如何保证临界区管理的四个原则如何保证临界区管理的四个原则? 4.1 进程间的相互作用利用利用SwapSwap指令实现进程互斥指令实现进程互斥 SwapSwap指令称为交换指令指令称为交换指令, ,描述为：描述为： void Swap(static int a,b) int tem

10、p; temp=a; a=b; b=temp; 4.1 进程间的相互作用利用利用SwapSwap指令实现进程互斥的循环可描述为：指令实现进程互斥的循环可描述为： while (1) key=1; do Swap(lock,key); while(key); critical section lock=0; 思考思考:如何保证临界区管理的四个原则如何保证临界区管理的四个原则? 4.1 进程间的相互作用q 信号量机制信号量机制 信号量机制是一种卓有成效的进程同步工具信号量机制是一种卓有成效的进程同步工具 记录型信号量机制记录型信号量机制 在信号量机制中，除了需要一个用于代表资源数目的整在信号量机制

11、中，除了需要一个用于代表资源数目的整型变量型变量valuevalue外，还有一个进程链表外，还有一个进程链表L L，用于链接所有等待该，用于链接所有等待该信号量代表资源的进程信号量代表资源的进程 记录型数据结构描述记录型数据结构描述 typedef struct int value; list of process *L; semaphore; 4.1 进程间的相互作用对信号量的操作对信号量的操作 信号量除初始化外，仅能通过两个标准的原子信号量除初始化外，仅能通过两个标准的原子操作操作wait(s)wait(s)和和signal(s)signal(s)来访问。这两个操作很长来访问。这两个操作很

12、长时间以来被称为时间以来被称为P P、V V操作。操作。 当一个进程在修改某信号量时，没有其他进程当一个进程在修改某信号量时，没有其他进程可以同时对该信号量进行修改。可以同时对该信号量进行修改。4.1 进程间的相互作用 信号量的物理含义信号量的物理含义（假定信号量用（假定信号量用S S表示）如下：表示）如下： - S.value0- S.value0时时 S.valueS.value表示可使用的资源数或表示可使表示可使用的资源数或表示可使用资源的进程数；用资源的进程数； - S.value=0- S.value=0时时 S.valueS.value表示无资源可供使用或表示不允表示无资源可供使用

13、或表示不允许进程得到该资源；许进程得到该资源； - S.value0- S.value0)s.value-; if(s.value=0)s.value-;block(s.L);简练为：简练为： s.value-; if(s.value=0)s.value+; if(s.value0)s.value+;wakeup(s.L);简练为：简练为： s.value+; if(s.value=0)wakeup(s.L);singal原语原语 void signal(static semaphore s) s.value+; if (s.value0)wackup(s.L); 4.1 进程间的相互作用利用

14、信号量实现进程互斥的过程描述利用信号量实现进程互斥的过程描述 为使多个进程互斥地访问某个临界资源，只需为该资源设为使多个进程互斥地访问某个临界资源，只需为该资源设置一个信号量，并设其初始值为置一个信号量，并设其初始值为1 1，此时的信号量可以称为，此时的信号量可以称为“互斥信号量互斥信号量”。semaphore mutex=1;void procedure1() while (1) wait(mutex); critical section signal(mutex); void procedure2() while (1) wait(mutex); critical section sign

15、al(mutex); main() cobegin procedure1(); procedure2(); 4.1 进程间的相互作用 利用信号量来描述程序或语句之间的利用信号量来描述程序或语句之间的前趋关系前趋关系 方法：一条边一个信号量方法：一条边一个信号量( (信号量初值为信号量初值为0)0)； waitwait以该以该节点为终点所有边的信号量，执行该节点，节点为终点所有边的信号量，执行该节点，signalsignal以该节点为以该节点为始点所有边的信号量始点所有边的信号量例：有例：有6 6个语句的前驱图个语句的前驱图main()main() semaphore a=b=c=d=e=f=g

16、=0; semaphore a=b=c=d=e=f=g=0; cobegin cobegin T1;signal(a);signal(b); T1;signal(a);signal(b); wait(a);T2;signal(c);signal(d); wait(a);T2;signal(c);signal(d); wait(b);T3;signal(e); wait(b);T3;signal(e); wait(c);T4;signal(f); wait(c);T4;signal(f); wait(d);T5;signal(g); wait(d);T5;signal(g); wait(e);w

17、ait(f);wait(g);T6; wait(e);wait(f);wait(g);T6; 4.1 进程间的相互作用 信号量集机制信号量集机制 ANDAND型信号量集机制型信号量集机制 假定现有两个进程假定现有两个进程P P和和Q Q，它们都要求访问共享数据，它们都要求访问共享数据A A和和B B。共享数据都应作为临界资源，为此，可为这两个数据分别设置共享数据都应作为临界资源，为此，可为这两个数据分别设置用于互斥的信号量用于互斥的信号量AmutexAmutex和和BmutexBmutex，并令它们的初值为，并令它们的初值为1 1，相，相应地，在两进程中都要包含两个对应地，在两进程中都要包含两

18、个对AmutexAmutex和和BmutexBmutex的操作，即的操作，即process P: process Q:process P: process Q: wait(Amutex); wait(Bmutex); wait(Amutex); wait(Bmutex); wait(Bmutex); wait(Amutex); wait(Bmutex); wait(Amutex);4.1 进程间的相互作用 若进程若进程P P和和Q Q按下述次序交替地执行按下述次序交替地执行waitwait操作：操作： process P: wait(Amutex);process P: wait(Amutex

19、);于是于是Amutex=0Amutex=0 process Q: wait(Bmutex); process Q: wait(Bmutex);于是于是Bmutex=0Bmutex=0 process P: wait(Bmutex); process P: wait(Bmutex);于是于是Bmutex=-1Bmutex=-1，P P阻塞。阻塞。 process Q: wait(Amutex);process Q: wait(Amutex);于是于是Amutex=-1Amutex=-1，Q Q阻塞。阻塞。4.1 进程间的相互作用 对若干个临界资源的分配采取原子操作方式，要么全部分对若干个临界资

20、源的分配采取原子操作方式，要么全部分配到进程，要么一个也不分配配到进程，要么一个也不分配 SwaitSwait操作操作 Swait(S1,S2,Sn) if (S11&Sn1) for (i=1;i=n;i+) Si-; else Place the process in the waiting queue associated with the Si found with Si1,and set the program count of this process to the beginning of Swait operation. 4.1 进程间的相互作用 Ssignal操作操作 Ssi

21、gnal(S1,S2,Sn) for (i=1;i=n;i+) Si+; Remove all the process waiting in the queue associated with Si into the ready queue. 一般一般“信号量集信号量集”机制机制 一次分配多个某种资源，且当该资源数量少于一定值时，不一次分配多个某种资源，且当该资源数量少于一定值时，不予分配。因此，在每次分配之前都必须测试该资源的数量是否予分配。因此，在每次分配之前都必须测试该资源的数量是否大于测试值大于测试值t 4.1 进程间的相互作用 SwaitSwait操作操作 Swait(S1,t1,d

22、1,S2,t2,d2,Sn,tn,dn) if (S1t1&Sntn&S1d1&Sndn) for (i=1;i=n;i+) Si=Si-di; else Place the process in the waiting queue associated with the Si found with Siti,and set the program count of this process to the beginning of Swait operation.4.1 进程间的相互作用 Ssignal操作操作 Ssignal(S1,t1,d1,S2,t2,d2,Sn,tn,dn) for (

23、i=1;i0)readcount0)直接读；直接读； - - 读者离开临界区时，若还有读者在读，则直接离开，若是读者离开临界区时，若还有读者在读，则直接离开，若是最后一个读者，则唤醒等在临界区外的一写者最后一个读者，则唤醒等在临界区外的一写者 - - 读者进入临界区和离开临界区的代码本身也是临界区，不读者进入临界区和离开临界区的代码本身也是临界区，不能并发，用信号量能并发，用信号量rmutexrmutex进行管理进行管理 - - 在读者等待进入临界区（在读者等待进入临界区（mutmexmutmex）时，只有第一个读者等）时，只有第一个读者等在在mtumexmtumex信号量上，其余等待在信号量

24、上，其余等待在rmutexrmutex信号量上；信号量上； - - 写者直接判断能否进入临界区（临界区信号量写者直接判断能否进入临界区（临界区信号量wmutexwmutex） - - 写者离开，唤醒一写者或读者；若唤醒的是读者，该读者写者离开，唤醒一写者或读者；若唤醒的是读者，该读者离开离开rmutexrmutex的临界区，相继唤醒等待在的临界区，相继唤醒等待在rumtexrumtex上的读者。上的读者。4.1 进程间的相互作用利用记录型信号量解决读者利用记录型信号量解决读者- -写着问题写着问题semaphore rmutex=wmutex=1;int readcount=0;void re

25、ader(int i)while (1) . wait(rmutex); if (readcount=0)wait(wmutex); readcount+; signal(rmutex); perform read operation; wait(rmutex); readcount-; if(readcount=0)signal(wmutex); signal(rmutex); . void writer(int j)while (1) . wait(wmutex); perform write operation; signal(wmutex); . main() cobegin read

26、er(1); reader(n); writer(1); . writer(m); 4.1 进程间的相互作用 利用信号量集机制解决读者利用信号量集机制解决读者- -写者问题写者问题 这里的读者这里的读者- -写者问题与前面的略有不同，它增加了一条写者问题与前面的略有不同，它增加了一条限制，即最多只允许限制，即最多只允许RNRN个读者同时读。个读者同时读。#define RN semaphore L=RN,mx=1;void reader(int i) while (1) . Swait(L,1,1,mx,1,0); perform read operation; Ssignal(L,1); .

27、 void writer() while (1) . Swait(mx,1,1,L,RN,0); perform write operation; Ssignal(mx,1); . main() cobegin reader(1); . reader(n); writer(1); . writer(m);4.1 进程间的相互作用 哲学家进餐问题哲学家进餐问题 有五个哲学家，他们的生活方式是交替地进行思有五个哲学家，他们的生活方式是交替地进行思考和进餐。哲学家们共用一张圆桌，分别坐在周围的考和进餐。哲学家们共用一张圆桌，分别坐在周围的五张椅子上。在圆桌上有五个碗和五支筷子，平时一五张椅子上。在圆

28、桌上有五个碗和五支筷子，平时一个哲学家进行思考，饥饿时便试图取用其左、右最靠个哲学家进行思考，饥饿时便试图取用其左、右最靠近他的筷子，只有在他拿到两支筷子时才能进餐。进近他的筷子，只有在他拿到两支筷子时才能进餐。进餐毕，放下筷子继续思考餐毕，放下筷子继续思考。4.1 进程间的相互作用 解决办法解决办法： 至多只允许四个哲学家同时进餐，以保证至少至多只允许四个哲学家同时进餐，以保证至少有一个哲学家能够进餐，最终总会释放出他所使用过有一个哲学家能够进餐，最终总会释放出他所使用过的两支筷子，从而可使更多的哲学家进餐。的两支筷子，从而可使更多的哲学家进餐。 仅当哲学家的左、右两支筷子均可用时才允许仅当

29、哲学家的左、右两支筷子均可用时才允许他拿起筷子进餐。他拿起筷子进餐。 规定奇数号哲学家先拿他左边的筷子，然后再规定奇数号哲学家先拿他左边的筷子，然后再去拿他右边的筷子；而偶数号哲学家则相反。去拿他右边的筷子；而偶数号哲学家则相反。4.1 进程间的相互作用 利用记录型信号量解决哲学家进餐问题利用记录型信号量解决哲学家进餐问题 semaphore chopstick5=1,1,1,1,1; void process(int i) while (1) wait(chopsticki); wait(chopstick(i+1) mod 5); . eat; . signal(chopsticki);

30、signal(chopstick(i+1) mod 5); . think; 思考：这样实现可以吗？思考：这样实现可以吗？4.1 进程间的相互作用 利用利用ANDAND信号量机制解决哲学家进餐问题信号量机制解决哲学家进餐问题semaphore chopstick5=1,1,1,1,1;void process(int i) while (1) Swait(chopstick(i+1) mod 5, chopsticki); . eat; Ssignal(chopstick(i+1) mod 5, chopsticki); . think; main( )cobegin process(0);

31、process(1); process(2); process(3); process(4); 4.1 进程间的相互作用 嗜睡的理发师问题嗜睡的理发师问题 一个理发店由一个有一个理发店由一个有N N张沙发的等候室和一个放有一张理发张沙发的等候室和一个放有一张理发椅的理发室组成。没有顾客要理发时，理发师便去睡觉。当一个椅的理发室组成。没有顾客要理发时，理发师便去睡觉。当一个顾客走进理发店时，如果等候室的所有沙发都已经占用，便离开顾客走进理发店时，如果等候室的所有沙发都已经占用，便离开理发店；否则，如果理发师正在为其他顾客理发，则该顾客就找理发店；否则，如果理发师正在为其他顾客理发，则该顾客就找一

32、张空沙发坐下等待。如果理发师因无顾客正在睡觉，则由新到一张空沙发坐下等待。如果理发师因无顾客正在睡觉，则由新到的顾客唤醒理发师为其理发。的顾客唤醒理发师为其理发。 解决办法：分析顾客进程和理发师进程并发具体情况如下：解决办法：分析顾客进程和理发师进程并发具体情况如下： （1 1）只有在理发椅空闲时，顾客才能做到理发椅上等待理发师理）只有在理发椅空闲时，顾客才能做到理发椅上等待理发师理发，否则顾客便必须等待；只有当理发椅上有顾客时，理发师才发，否则顾客便必须等待；只有当理发椅上有顾客时，理发师才可以开始理发，否则他也必须等待；可通过信号量可以开始理发，否则他也必须等待；可通过信号量custome

33、rscustomers和和barbersbarbers来控制；来控制； （2 2）设置一个整型变量）设置一个整型变量waiting waiting 来对理发店中等待在沙发上的的来对理发店中等待在沙发上的的顾客进行计数（最大为沙发的数量顾客进行计数（最大为沙发的数量N N），该变量将被多个顾客进），该变量将被多个顾客进程互斥地访问并修改，可通过一个互斥信号量程互斥地访问并修改，可通过一个互斥信号量mutextmutext来实现。来实现。4.1 进程间的相互作用semaphore Customers,babers,mutex;semaphore Customers,babers,mutex;Cus

34、tomers=0;Customers=0;barbers=0;barbers=0;waiting=0;waiting=0;mutex=1;mutex=1;void barber()void barber() while (1) while (1) wait(customers); wait(customers); wait(mutex); wait(mutex); waiting=waiting-1; waiting=waiting-1; signal(barbers)signal(barbers)； signal(mutex); signal(mutex); Cut_hair();Cut_h

35、air(); void Customer(int i)void Customer(int i) wait(mutex); wait(mutex); if (waitingN) if (waitingN) waiting=waiting+1; waiting=waiting+1; signal(customers); signal(customers); signal(mutex); signal(mutex); wait(barbers); wait(barbers); have a haircut;have a haircut; elseelsesignal(mutex);signal(mu

36、tex);leave;leave; 4.1 进程间的相互作用q 管程机制管程机制 管程的引入管程的引入 为了解决信号量大量的同步操作分散，不利于管理；而且为了解决信号量大量的同步操作分散，不利于管理；而且还会因同步操作的使用不当而导致系统死锁，所以引入一种还会因同步操作的使用不当而导致系统死锁，所以引入一种新的同步工具新的同步工具管程管程 信号量操作错误信号量操作错误 错误错误1 1：将：将wait(s)wait(s)与与signal(s)signal(s)颠倒颠倒 signal(mutex);signal(mutex); critical section critical section w

37、ait(mutex); wait(mutex); 错误错误2 2：将程序中的：将程序中的signal(mutex)signal(mutex)误写为误写为wait(mutex)wait(mutex) wait(mutex);wait(mutex); critical section critical section wait(mutex); wait(mutex); 4.1 进程间的相互作用 错误错误3 3：在程序中在程序中遗漏了遗漏了wait(mutex)wait(mutex)操作操作，将会使多个进，将会使多个进程同时活跃在临界区；而如果程同时活跃在临界区；而如果遗漏了遗漏了signal(mu

38、tex)signal(mutex)操作操作，则，则将会使其他进程无法在进入临界区将会使其他进程无法在进入临界区。 管程的基本概念管程的基本概念 管程的定义管程的定义 一个管程定义了一个数据结构和能为并发进程所执行（在一个管程定义了一个数据结构和能为并发进程所执行（在该数据结构上）的一组操作，这组操作能同步进程和改变管该数据结构上）的一组操作，这组操作能同步进程和改变管程中的数据程中的数据. .4.1 进程间的相互作用 管程的组成管程的组成 由定义可知，管程由三部分组成由定义可知，管程由三部分组成 局部于管程的共享变量说明局部于管程的共享变量说明 对该数据结构进行操作的一组过程对该数据结构进行操

39、作的一组过程 对局部于管程的数据设置初值的语句对局部于管程的数据设置初值的语句 管程的语法管程的语法 monitor monitor-name monitor monitor-name variable declarations variable declarations entry p1(.) entry p1(.) . . entry p2(.) entry p2(.) . . . . entry pn(.) entry pn(.) . . initialization code initialization code 4.1 进程间的相互作用 条件变量（条件变量（conditioncon

40、dition） 进程等待的原因可有多个，为了区别它们，引入了条进程等待的原因可有多个，为了区别它们，引入了条件变量。仅仅表示某个资源，不表示资源数量和资源使用件变量。仅仅表示某个资源，不表示资源数量和资源使用情况情况 原语原语waitwait和和signalsignal waitwait原语修改为单纯将调用该原语的进程阻塞在对应条原语修改为单纯将调用该原语的进程阻塞在对应条件变量上件变量上 signalsignal原语修改为单纯唤醒等待在该条件变量上的某个原语修改为单纯唤醒等待在该条件变量上的某个进程，若无进程等待为空操作进程，若无进程等待为空操作4.1 进程间的相互作用 格式：格式： con

41、dition x,y; condition x,y; x.wait x.wait x.signal x.signal 管程可以并发管程可以并发，但是只能由一个进程在相关的管程内处但是只能由一个进程在相关的管程内处于非阻塞状态，在管程中于非阻塞状态，在管程中P P进程唤醒进程唤醒Q Q进程后，有两种处理进程后，有两种处理方法：方法： P P等待，直至等待，直至Q Q离开管程或等待另一条件离开管程或等待另一条件 Q Q等待，直至等待，直至P P离开管程或等待另一条件离开管程或等待另一条件 4.1 进程间的相互作用 利用管程解决生产者利用管程解决生产者- -消费者问题消费者问题 利用管程方法来解决生

42、产者利用管程方法来解决生产者- -消费者问题，首先为它消费者问题，首先为它们建立一个管程，并命名为们建立一个管程，并命名为Producer-ConsumerProducer-Consumermonitor producer-consumer int in,out,count; item buffern; condition notfull,notempty; entry put(item) if (countn) notfull.wait; bufferin=nextp; in=(in+1) mod n; count+; notempty.signal; entry get(item) if

43、(count0)notempty.wait; nextc=bufferout; out=(out+1) mod n; count-; notfull.signal; in=out=0; count=0; ;4.1 进程间的相互作用 管程建立后，其中的生产者和消费者可描述为：管程建立后，其中的生产者和消费者可描述为：void producer() while (1) produce an item in nextp; producer-consumer.put(item); void consumer()while (1) producer-consumer.get(item); consume

44、 the item in nextc; main() cobegin producer(); consumer(); 4.1 进程间的相互作用 利用管程解决哲学家进餐问题利用管程解决哲学家进餐问题 monitor dining-philosophers enum statusthinking,hungry,eating ; enum status state5; condition self5; entry pickup(int i) statei=hungry; test(i); if (stateieating) selfi.wait; entry putdown(int i) state

45、i=thinking; test(i-1 mod 5); test(i+1 mod 5); 4.1 进程间的相互作用 test(int i) if(statei-1mod 5eating &statei=hungry &statei+1 mod 5eating) statei=eating; selfi.signal; for (i=0;i0) R.wait; rc+; R.signal; entry end_read rc-; if(rc=0) W.signal; entry start_write wc+; if(rc0)|wc1)W.wait;entry end_write wc-; i

46、f(wc0)W.signal; else R.signal; rc=wc=0; rc:rc:正在读的读者数量正在读的读者数量wc:wc:等待写和正在写的写者数量等待写和正在写的写者数量4.2 进程通信q基本概念基本概念 进程通信进程通信是指进程之间的信息交换是指进程之间的信息交换 进程的互斥和同步可归结为进程的互斥和同步可归结为低级通信低级通信 高级进程高级进程通信是指用户可直接利用操作系统所提供的通信是指用户可直接利用操作系统所提供的一组通信命令高效地传送大量数据的一种通信方式一组通信命令高效地传送大量数据的一种通信方式q进程通信的类型进程通信的类型 共享存储器系统共享存储器系统 在共享存储

47、器系统中，相互通信的进程共享某些数据结在共享存储器系统中，相互通信的进程共享某些数据结构或共享存储区，进程之间能够通过它们进行通信构或共享存储区，进程之间能够通过它们进行通信 基于共享数据结构的通信方式基于共享数据结构的通信方式 基于共享存储区的通信方式。基于共享存储区的通信方式。4.2 进程通信 消息传递系统消息传递系统 进程间的数据交换以消息为单位，程序员直接利用系统提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）来实现通信供的一组通信命令（原语）来实现通信 直接通信方式直接通信方式 间接通信方式间接通信方式 （信箱通信方式）（信箱通信方式） 管道通信管道通信

48、所谓管道是指用于连接一个读进程和一个写进程以实现所谓管道是指用于连接一个读进程和一个写进程以实现它们之间通信的共享文件，又称为它们之间通信的共享文件，又称为pipepipe文件。文件。 为了协调双方的通信，管道通信机制必须提供以下三方为了协调双方的通信，管道通信机制必须提供以下三方面的协调能力：面的协调能力：互斥、同步、双方是否存在互斥、同步、双方是否存在4.2 进程通信q直接通信和间接通信直接通信和间接通信 直接通信方式直接通信方式 直接通信方式是指发送进程利用操作系统所提供的发送直接通信方式是指发送进程利用操作系统所提供的发送命令直接把消息发送给目标进程。系统提供下述两条通信原语：命令直接

49、把消息发送给目标进程。系统提供下述两条通信原语： send(receiver，message)； receive(sender，message)； 利用直接进程通信原语来解决生产者利用直接进程通信原语来解决生产者- -消费者问题消费者问题 void producer() while (1) produce an item in nextp; send(consumer,nextp); 4.2 进程通信void consumer()while (1) receive(producer,nextc); consume the item in nextc; main() cobegin produc

50、er(); consumer(); 4.2 进程通信 间接通信方式间接通信方式 所谓间接通信方式，是指进程之间的通信需要通过作所谓间接通信方式，是指进程之间的通信需要通过作为某种共享数据结构的实体，该实体用来暂存发送进程发送给为某种共享数据结构的实体，该实体用来暂存发送进程发送给目标进程的消息；接收进程则从该实体中取出对方发送给自己目标进程的消息；接收进程则从该实体中取出对方发送给自己的消息。通常把这种中间实体称为的消息。通常把这种中间实体称为信箱信箱 信箱可由操作系统创建，也可由用户进程创建。可把信信箱可由操作系统创建，也可由用户进程创建。可把信箱分为以下三类：箱分为以下三类：私有信箱、共有