15os进程同步

1、软件技术基础软件技术基础制作主讲段景山段景山段景山段景山段景山2n处理机的管理功能分为：处理机的管理功能分为：处理机管理处理机管理段景山段景山3段景山段景山4进程的同步进程的同步n进程同步问题的提出进程同步问题的提出u进程异步推进可能造成混乱进程异步推进可能造成混乱u混乱可能导致不可再现混乱可能导致不可再现n进程同步目标进程同步目标段景山段景山5进程的同步关系进程的同步关系n3.1进程同步的基本概念进程同步的基本概念u进程间的两种主要关系进程间的两种主要关系u临界资源与临界区临界资源与临界区u进程同步必须遵循的原则进程同步必须遵循的原则段景山段景山6进程间的同步关系（一）进程间的同步关系（一）

2、段景山段景山7进程间的同步关系（二）进程间的同步关系（二）段景山段景山8进程间的同步关系（三）进程间的同步关系（三）段景山段景山9进程间的同步关系进程间的同步关系段景山段景山11同步实现初探（二）同步实现初探（二）段景山段景山12同步实现初探（三）同步实现初探（三）段景山段景山13进程间的同步关系进程间的同步关系n进程同步时面临的两种主要关系进程同步时面临的两种主要关系司机与售票员司机与售票员多个打印者多个打印者计算者与打印者计算者与打印者段景山段景山14临界资源临界资源n3.1.2 临界资源与临界区临界资源与临界区段景山段景山15临界区临界区段景山段景山16同步四原则同步四原则n3.1.3同

3、步机制应遵循的原则同步机制应遵循的原则段景山段景山17同步原则同步原则n进程同步应遵循的原则进程同步应遵循的原则段景山段景山18同步原则同步原则n进程同步应遵循的原则进程同步应遵循的原则段景山段景山19锁机制锁机制n3.1.4 临界资源锁机制临界资源锁机制段景山段景山20锁机制锁机制n临界资源锁机制临界资源锁机制段景山段景山21锁机制实现锁机制实现n一种简单的锁操作实现一种简单的锁操作实现段景山段景山22锁机制实现锁机制实现段景山段景山23锁操作模型锁操作模型n锁操作的一般模型锁操作的一般模型段景山段景山24出了问题的锁出了问题的锁段景山段景山25锁机制实现锁机制实现n关锁操作不可被打断关锁操

4、作不可被打断段景山段景山26ts锁锁nts寄存器，各进程一个寄存器，各进程一个段景山段景山27锁与中断锁与中断n通过开、关中断，保证关锁操作不被打断通过开、关中断，保证关锁操作不被打断段景山段景山28锁操作特点锁操作特点n锁操作的特点：锁操作的特点：段景山段景山29信号量机制信号量机制n3.2 进程同步的信号量机制（进程同步的信号量机制（semaphore）u经典信号量、经典信号量、记录型信号量记录型信号量、信号量集、信号量集段景山段景山30经典信号量经典信号量n（2）经典信号量的）经典信号量的p，v操作操作u资源的申请与释放资源的申请与释放原语原语段景山段景山31信号量机制类型信号量机制类型

5、n3.2.2三种信号量机制三种信号量机制段景山段景山32记录型信号量记录型信号量n（2）记录型信号量）记录型信号量段景山段景山33纪录型信号量的纪录型信号量的p，v操作操作段景山段景山34n纪录型信号量机制特点：纪录型信号量机制特点：记录型信号量特点记录型信号量特点段景山段景山35n纪录型信号量机制特点：纪录型信号量机制特点：记录型信号量特点记录型信号量特点段景山段景山36记录型信号量特点记录型信号量特点n纪录型信号量机制特点：纪录型信号量机制特点：u主动阻塞与被动唤醒主动阻塞与被动唤醒段景山段景山37信号量集信号量集n（3）信号量集）信号量集段景山段景山38信号量集引入原因信号量集引入原因段

6、景山段景山39信号量集基本思想信号量集基本思想n基本思想基本思想段景山段景山40信号量集流程信号量集流程n信号量集流程信号量集流程段景山段景山41信号量集流程信号量集流程n信号量集流程信号量集流程段景山段景山42信号量集流程信号量集流程段景山段景山43一般信号量集一般信号量集n（4）一般信号量集）一般信号量集段景山段景山44资源竞争资源竞争n3.3经典进程同步问题经典进程同步问题段景山段景山45u相互合作时的进程同步相互合作时的进程同步保证进程间的前驱、后继关系保证进程间的前驱、后继关系相互合作相互合作段景山段景山46公用与私用信号量公用与私用信号量段景山段景山47经典进程同步问题经典进程同步

7、问题n经典进程同步问题经典进程同步问题段景山段景山48生产者消费者问题生产者消费者问题n3.3.1生产者生产者消费者问题消费者问题段景山段景山49生产者消费者问题生产者消费者问题u消息缓冲池消息缓冲池23121段景山段景山50生产者消费者算法分析生产者消费者算法分析n算法分析算法分析段景山段景山51生产者消费者算法分析生产者消费者算法分析u（2）队列的操作）队列的操作段景山段景山52生产者消费者算法分析生产者消费者算法分析n入队操作入队操作段景山段景山53队列操作队列操作n同时入队同时入队段景山段景山54出了问题的队列操作出了问题的队列操作n同时入队同时入队段景山段景山55出了问题的队列操作出

8、了问题的队列操作n同时入队同时入队段景山段景山56生产者消费者算法分析生产者消费者算法分析n进程间的关系进程间的关系段景山段景山57生产者消费者算法分析生产者消费者算法分析n信号量信号量ufull：私有信号量：私有信号量uempty：私有信号量：私有信号量umutex：公用信号量：公用信号量段景山段景山58生产者消费者算法流程生产者消费者算法流程段景山段景山60生产者消费者算法小结生产者消费者算法小结n小结：小结：段景山段景山61读者写者问题读者写者问题n3.3.2读者读者写者问题写者问题段景山段景山62读者写者问题分析读者写者问题分析段景山段景山63哲学家问题哲学家问题思考思考思考思考思考思

9、考思考思考思考思考准备进餐准备进餐进餐进餐准备进餐准备进餐进餐进餐段景山段景山64哲学家问题分析哲学家问题分析死锁死锁思考思考思考思考思考思考思考思考思考思考准备进餐准备进餐准备进餐准备进餐准备进餐准备进餐准备进餐准备进餐准备进餐准备进餐段景山段景山65管程机制管程机制n3.4管程机制（自学）管程机制（自学）n3.4.1引入原因引入原因u过多信号量的使用，容易造成死锁过多信号量的使用，容易造成死锁段景山段景山66管程机制管程机制n3.4.4管程实现管程实现u各进程必须互斥调用管程各进程必须互斥调用管程u同步原语具有条件变量，以区别不同条件的同步原语具有条件变量，以区别不同条件的wait和和si

10、gnal同步操作同步操作段景山段景山67进程的通信进程的通信n3.5 进程的通信进程的通信段景山段景山68进程通信的类型进程通信的类型3.5.1进程通信类型进程通信类型段景山段景山69进程通信的类型进程通信的类型u3）间接通信方式）间接通信方式利用中间者利用中间者信箱、邮局来传递信件。信箱、邮局来传递信件。发送进程将消息发送到信箱中，接收进程从信发送进程将消息发送到信箱中，接收进程从信箱中取出消息箱中取出消息段景山段景山70消息缓冲通信消息缓冲通信n3.5.2 消息缓冲通信消息缓冲通信段景山段景山71信箱通信信箱通信n3.5.3信箱通信方式信箱通信方式abcde段景山段景山72管道通信管道通信n3.5.4管道通信管道通信段景山段景山73作业作业n进程同步的主要关系有哪些？进程同步的主要关系有哪些？n进程同步的原则是什么，请分别解释进程同步的原则是什么，请分别解释n信号量靠什么技术保证其执行的可靠性