第2章 进程管理(3)

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一、进程的通信类型
共享存储器系统（SharedSystem） 1 共享存储器系统（Shared-Memory System） 在共享存储器系统中，相互通信的进程共享某些数据 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， 结构或共享存储区，进程之间能够通过这些空间进行通 可分为两类： 信。可分为两类： 基于共享数据结构 共享数据结构的通信方式 1）基于共享数据结构的通信方式 基于共享存储区 共享存储区的通信方式 2）基于共享存储区的通信方式
procedure entry put(item) begin
if count≤0 then notempty.wait; nextc:=buffer(out); out:=(out+1) mod n; count:=count-1; if notfull.quene then notfull.signal;
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2.4.1 管程的引入
信号量机制是一种方便而有效的进程同步机制， 信号量机制是一种方便而有效的进程同步机制，但每个要访问临界 资源的进程须自备wait signal操作 wait和 操作。 资源的进程须自备wait和signal操作。这样不仅给系统管理造成麻 而且还会因同步操作使用不当而导致死锁， 烦，而且还会因同步操作使用不当而导致死锁，甚至产生与时间有 关的错误，例如： 关的错误，例如： 颠倒wait signal操作导致临界资源被同时访问 wait和 操作导致临界资源被同时访问； 1、颠倒wait和signal操作导致临界资源被同时访问； signal误写为wait操作 导致任何进程无法访问临界资源， 误写为wait操作， 2、signal误写为wait操作，导致任何进程无法访问临界资源，
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第一部分
第二部分
第三部分
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2、条件变量 、
在管程机制中，引起进程等待的原因可能很多，为了区 在管程机制中，引起进程等待的原因可能很多， 别他们，有引入了条件变量condition。 别他们，有引入了条件变量 。 管程中对每个条件变量，都须予以说明，其形式为： 管程中对每个条件变量，都须予以说明，其形式为： Var x, y:condition。该变量应置于 之前， 。该变量应置于wait和signal之前，即可 和 之前 表示为X.wait和X.signal。 表示为 和 。 X.wait操作的作用是将调用进程加入到与条件变量 相 操作的作用是将调用进程加入到与条件变量X相 操作的作用是将调用进程加入到与条件变量 关联的资源的等待队列。 关联的资源的等待队列。X.signal操作的作用是释放与条件 操作的作用是释放与条件 变量X相关联的资源的阻塞队列中的一个等待进程 相关联的资源的阻塞队列中的一个等待进程， 变量 相关联的资源的阻塞队列中的一个等待进程，把它移 入到就绪队列；但如果没有被阻塞的进程， 入到就绪队列；但如果没有被阻塞的进程，则X.signal操作 操作 不产生任何后果。这与信号量机制中的wait操作和 操作和signal操 不产生任何后果。这与信号量机制中的 操作和 操 作不同。因为，后者总是要执行s:=s-1 或s:=s+1的操作 作不同。因为，后者总是要执行 的操作
end begin
if count≥n then notfull.wait; buffer(in):=nextp; in:=(in+1) mod n; count:=count+1; if notempty.queue then notempty.signal;
end
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in:=out:=0; count:=0;
PC.get(item); consume the item in nextc;
until false; end
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2.4.4 利用管程解决哲学家进餐问题
type dining-philosophers=monitor var
state: array[0..4] of (thinking, hungry, eating); self: array[0..4] of condition;
发生死锁； 发生死锁； 遗漏wait操作会导致多个进程同时访问临界资源， wait操作会导致多个进程同时访问临界资源 3、遗漏wait操作会导致多个进程同时访问临界资源，遗漏 signal则导致其他进程无法进入临界区 则导致其他进程无法进入临界区。 signal则导致其他进程无法进入临界区。 基于以上情况，1971年DIjkstra提出了秘书 进程”机制。1973年 提出了秘书“ 基于以上情况，1971年DIjkstra提出了秘书“进程”机制。1973年 Hansan和Hoare又讲 秘书”进程思想发展为“管程”概念， 又讲“ Hansan和Hoare又讲“秘书”进程思想发展为“管程”概念，把并发 进程间的同步操作分别集中在相应的管程中。 进程间的同步操作分别集中在相应的管程中。
进程管理(3) 第2章 进程管理(3)
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2.4 管程机制 2.5 进程通信 线程(Thread) 2.6 线程(Thread)
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2.4 管程机制
2.4.1 2.4.2 管程的引入 管程的基本概念
2.4.3 利用管程解决PC问题 利用管程解决PC问题 2.4.4 利用管程解决哲学家进餐问题
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2.4.3 利用管程解决PC问题 利用管程解决PC问题 PC
1、基本思想 2、管程描述 3、生产者和消费者进程描述
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1、基本思想
在利用管程方法来解决生产者-消费者问题时， 在利用管程方法来解决生产者-消费者问题时，首先便是 为它们建立一个管程，并命名为Proclucer Consumer， Proclucer为它们建立一个管程，并命名为Proclucer-Consumer，或简 称为PC 其中包括两个过程： PC。 称为PC。其中包括两个过程： put(item)过程 过程。 (1) put(item)过程。生产者利用该过程将自己生产的 产品投放到缓冲区中，并用整型变量count来表示在缓冲区 产品投放到缓冲区中，并用整型变量count来表示在缓冲区 count 中已有的产品数目， count≥n时 表示缓冲区已满， 中已有的产品数目，当count≥n时，表示缓冲区已满，生产 者须等待。 者须等待。 get(item)过程 过程。 (2) get(item)过程。消费者利用该过程从缓冲区中取 出一个产品， count≤0时 出一个产品，当count≤0时，表示缓冲区中已无可取用的产 消费者应等待。 品，消费者应等待。
初始化代码
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进入队列
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1、管程的定义 、
type monitor-name=monitor
variable declarations procedure entry P1(…); begin … end; procedure entry P2(…); begin … end; … procedure entry Pn(…); begin … end; begin initialization code; end
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2、管程描述 、
type producerconsumer=monitor var
procedure entry get(item) begin
in,out,count:integer; buffer: array [0..n-1] of item; notfull, notempty: condition;
end
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3、生产者和消费者进程描述
在利用管程解决生产者-消费者问题时， 在利用管程解决生产者-消费者问题时， 其中的生产者和消费者可 描述为： 描述为： producer:begin
repeat
produce an item in nextp; PC.put(item);
until false; end consumer:begin repeat
state[i] := thinking; test(i+4 mod 5); test(i+1 mod 5);
end;
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procedure test(k: 0..4); begin if state[k+4 mod 5] <> eating and state[k] = hungry and state[k+1 mod 5] <> eating then begin state[k] := eating; self[k].signal; end; end; begin for i := 0 to 4 do state[i] := thinking; end
重点
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2.4.2
管程的基本概念
1、管程的定义 、 2、条件变量 、
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1、管程的定义
管程由三部分组成： 管程由三部分组成： ①局部于管程的共享 条件(不忙)队列 条件(不忙) 共享数据 变量说明； 变量说明； ②对该数据进行操作 的一组过程； 的一组过程； ③对局部于管程的数 … 据设置初始值的语句。 据设置初始值的语句。 一组操作过程 此外， 此外，还须为管程赋 予一个名字。 予一个名字。
procedure entry pickup(i: 0..4); ry; test(i); if state[i] <> eating then self[i].wait;
end; procedure entry putdown(i: 0..4); begin