进程同步问题实例

操作系统概念进程同步问题实例1本章主要内容经典同步问题生产者-消费者问题：缓冲区问题嗜睡理发师问题吸烟者问题吃水果问题21经典同步问题有限缓冲问题读者－作者问题哲学家进餐问题3有限缓冲问题(生产者-消费者问题)do{ … produceaniteminnextp … wait(empty); wait(mutex); … addnextptobuffer … signal(mutex); signal(full);}while(1);do{ wait(full); wait(mutex); … removeanitemfrombuffertonextc … signal(mutex); signal(empty); … consumetheiteminnextc …}while(1);4读者－作者问题一个数据对象可以为多个并发进程所共享。其中有的进程可能只需要读共享对象的内容，而其他进程可能要更新共享对象（即读和写）。将只对读感兴趣的进程称为读者其他则称为作者第一读者－作者问题仅当无读者等待时，才允许写者执行第二读者－作者问题在读者与作者同时申请资源的时候，写者优先。5第一读者－作者问题wait(wrt);…writingisperformed…signal(wrt);wait(mutex);readcount++;if(readcount==1) wait(wrt);signal(mutex);…readingisperformed…wait(mutex);readcount--;if(readcount==0) signal(wrt);signal(mutex);6哲学家就餐问题7

共享数据semaphorechopstick[5];哲学家i结构do{ wait(chopstick[i]); wait(chopstick[(I+1)%5]); … eat … signal(chopstick[i]); signal(chopstick[(I+1)%5]); … think …}while(1);82缓冲区问题(生产者-消费者问题)三个进程P1、P2、P3互斥使用一个包含N(N>0)个单元的缓冲区。P1每次用produce()生成一个正整数并用put()送入缓冲区某一个空单元中；P2每次用getodd()从该缓冲区中取出一个奇数并用countodd()统计奇数个数；P3每次用geteven()从该缓冲区中取出一个偶数并用counteven()统计偶数个数。请用信号量机制实现这三个进程的同步与互斥活动，并说明所定义的信号量的含义。要求用伪代码描述。9缓冲区问题求解(1)缓冲区是一互斥资源，因此设互斥信号量mutex。(2)同步问题：P1、P2因为奇数的放置与取用而同步，设同步信号量odd；P1、P3因为偶数的放置于取用而同步，设同步信号量even；P1、P2、P3因为共享缓冲区，设同步信号量empty。semaphoremutex=1,odd=0,even=0,empty=N;ProcessP1:while(true){number=produce();P(empty);P(mutex);put();V(mutex);Ifnumber%2==0V(even);elseV(odd);}10缓冲区问题求解ProcessP2:while(true){P(odd);P(mutex);getodd();V(mutex);V(empty);countodd();}ProcessP3:while(true){P(even);P(mutex);geteven();V(mutex);V(empty);counteven();}113嗜睡理发师问题一个理发店里有一个理发师，一张理发椅子，多张等候的椅子，当没有顾客的时候，理发师就睡觉。当一个顾客来到店里时，如果理发师在睡觉，则叫醒理发师；否则便坐着等；如果等待的椅子都满了就离开。

123嗜睡理发师问题int

waiting=0；//等候理发的顾客数

int

chairs=5；

//为顾客准备的椅子数

semaphore

customers=0,barbers=0,mutex=1;

Barber进程：while(TRUE){P(cutomers);//若无顾客,理发师睡眠P(mutex);//进程互斥,要求顾客等候

waiting=waiting–1;//等候顾客数少一个V(barbers);//理发师去为一个顾客理发V(mutex);//开放临界区cut-hair();//正在理发（非临界区操作）}Customer进程：P(mutex);//进入临界区if(waiting<chairs){waiting=waiting+1;//等候顾客数加1V(customers);//必要的话唤醒理发师V(mutex);//开放临界区P(barbers);//无理发师,顾客坐着养神get-haircut();//一个顾客坐下等候服务}elseV(mutex);//人满了，上自习去！134吸烟者问题三个吸烟者在一间房间内，还有一个香烟供应者。(1)为了制造并抽掉香烟，每个吸烟者需要三样东西：烟草、纸和火柴。(2)供应者有丰富的货物提供。(3)三个吸烟者中，第一个有自己的烟草，第二个有自己的纸，第三个有自己的火柴。(4)供应者将两样东西放在桌子上，允许一个吸烟者进行对健康不利的吸烟。当吸烟者完成吸烟后唤醒供应者，供应者再放两样东西（随机地）在桌面上，然后唤醒另一个吸烟者。试为吸烟者和供应者用同步法解决问题。144吸烟者问题供应者需要3个进程X：提供tobacco和matchY：提供match和wrapperZ：提供wrapper和tobacco3个吸烟者进程A：只有tobaccoB：只有matchC：只有wrapper则一次只能有X,Y,Z中的一个执行(供应)；X,Y,Z只能在消耗完一个后才能供应下一个154吸烟者问题Semaphoretobacco=0,match=0,wrapper=0,mutex=1;ProcessX:P(mutex);V(tobacco);V(match);ProcessY:P(mutex);V(match);V(wrapper);ProcessZ:P(mutex);V(wrapper);V(tobacco);ProcessA:P(match);P(wrapper);Smoke;V(mutex);ProcessB:P(wrapper);P(tobacco);Smoke;V(mutex);ProcessC:P(tobacco);P(match);Smoke;V(mutex);16桌上有一空盘，允许存放一只水果。爸爸向盘中放苹果，妈妈向盘中放桔子，儿子专等吃盘中的桔子，女儿专等吃盘中的苹果。规定当盘空时一次只能放一只水果供吃者取用，请用P、V原语实现爸爸、妈妈、儿子、女儿三个并发进程的同步。5吃水果问题plate爸爸妈妈儿子女儿175吃水果问题应设置三个信号量S、So、Sa，信号量S表示盘子是否为空，其初值为1；信号量So表示盘中是否有桔子，其初值为0；信号量Sa表示盘中是否有苹果，其初值为0。同步描述如下：SemaphorS=1,