操作系統精髓與設計原理讀書筆記5

進程同步互斥

進程的並發執行：並發是所有問題產生的基礎，並發是操作系統設計的基礎

進程互斥

由於各進程要求使用共享資源（變數、文件等），而這些資源需要排他性使用

各進程之間競爭使用這些資源

—— 這一關係稱為進程互斥

臨界資源：critical resource

系統中某些資源一次只允許一個進程使用，稱這樣的資源為臨界資源或互斥資源或共享變數

臨界區(互斥區)：critical section(region)

各個進程中對某個臨界資源（共享變數）實施操作的程序片段

軟體方案 Dekker解法、Peterson解法

硬體方案 屏蔽中斷、TSL(XCHG)指令

進程同步：synchronization

指系統中多個進程中發生的事件存在某種時序關係，需要相互合作，共同完成一項任務

具體地說，一個進程運行到某一點時，要求另一夥伴進程為它提供消息，在未獲得消息之前，該進程進入阻塞態，獲得消息後被喚醒進入就緒態

生產者/消費者問題

問題描述：

一個或多個生產者生產某種類型的數據放置在緩衝區中

有消費者從緩衝區中取數據，每次取一項

只能有一個生產者或消費者對緩衝區進行操作

要解決的問題：

當緩衝區已滿時，生產者不會繼續向其中添加數據；

當緩衝區為空時，消費者不會從中移走數據

避免忙等待

睡眠 與 喚醒 操作(原語)

讀者寫者問題

問題描述：

多個進程共享一個數據區，這些進程分為兩組：

讀者進程：只讀數據區中的數據

寫者進程：只往數據區寫數據

要求滿足條件：

允許多個讀者同時執行讀操作

不允許多個寫者同時操作

不允許讀者、寫者同時操作

讀者優先

如果讀者執行：

無其他讀者、寫者，該讀者可以讀

若已有寫者等，但有其他讀者正在讀，則該讀者也可以讀

若有寫者正在寫，該讀者必須等

如果寫者執行：

無其他讀者、寫者，該寫者可以寫

若有讀者正在讀，該寫者等待

若有其他寫者正在寫，該寫者等待

信號量及PV操作

一個特殊變數

用於進程間傳遞信息的一個整數值

定義如下：

struc semaphore

{

int count;

queueType queue;

}

信號量說明：semaphore s;

對信號量可以實施的操作：初始化、P和V（P、V分別是荷蘭語的test(proberen)和increment(verhogen)）

經典的IPC問題

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