用信号量实现进程互斥、同步、前驱关系

信号量机制实现进程互斥

1.分析并发进程的关键活动,划分临界区(如:对临界资源打印机的访问就应放在临界区)

2.设置互斥信号量mutex,初值为1

3.在临界区之前执行P(mutex)

4.在临界区之后执行V(mutex)

注意:

对不同的临界资源需要设置不同的互斥信号量

 P、V操作必须成对出现。缺失P(mutex)就不能保证临界资源的互斥访问。缺失V(mutex)会导致资源永不被释放,等待进程永不被唤醒。

// 信号量机制实现互斥
semphore mutex = 1;    //初始化信号量

P1(){
    ...
    P(mutex);          //使用临界资源前需要加锁
    临界区代码段
    V(mutex);          //使用临界资源后需要解锁        
    ...
}

P2(){
    ...
    P(mutex);
    临界区代码段
    V(mutex);
    ...
}

信号量机制实现进程同步

进程同步:要让各并发进程按要求有序地推进。

P1(){
    代码1;
    代码2;
    代码3;
}

P2(){
    代码1;
    代码2;
    代码3;
}

比如,P1、P2并发执行,由于存在异步性,因此二者交替推进的次序是不确定的。

若P2的"代码4"要基于P1的"代码1"和"代码2"的运行结果才能执行,那么我们就必须保证"代码4"一定是在"代码2"之后才会执行。

这就是进程同步问题,让本来异步并发的进程互相配合,有序推进。

用信号量实现进程同步:

1.分析什么地方需要实现"同步关系",即必须保证"一前一后"执行的两个操作(或两句代码)

2.设置同步信号量S,初始为0

3.在"前操作"之后执行V(S)

4.在"后操作之前"执行P(S)

// 信号量实现进程同步
semaphore S = 0;    //初始信号量,初始值为0

P1(){
    代码1;
    代码2;
    V(S);
    代码3;
}

P2(){
    P(S);
    代码4;
    代码5;
    代码6;
}

若先执行到V(S)操作,则S++后,S=1。之后当执行到P(S)操作时,由于S=1,表示有可用资源,会执行S--,S的值变回0,P2进程不会执行block原语,而是继续往下执行代码4。

若先执行到P(S)操作,由于S=0,S--后S=-1,表示此时没有可用资源,因此P操作中会执行block原语,主动请求阻塞。之后此时有进程在该信号量对应的阻塞队列中,因此会在V操作中执行wakeup原语,唤醒P2进程。这样P2就可以继续执行代码4了。

信号量机制实现前驱关系 

进程P1中有句代码S1,P22中有句代码S2...P3...P6中有句代码S6。这些代码要求按如下前驱图所示的顺序来执行:

 其实每一对前驱关系都是一个进程同步问题(需要保证一前一后的操作)

因此

1.要为每一对前驱关系各设置一个同步变量

2.在"前操作"之后对相应的同步变量执行V操作

3.在"后操作"之前对相应的同步变量执行P操作

P1() {
    ...
    S1;
    V(a);
    V(b);
    ...
}

P2() {
    ...
    P(a)
    S2;
    V(c);
    V(d);
    ...
}

P3() {
    ...
    P(b);
    S3;
    V(g);
    ...
}

P4() {
    ...
    P(C);
    S4;
    V(e);
    ...
}

P5() {
    ...
    P(d);
    S5;
    V(f);
    ...
}

P6() {
    ...
    P(e);
    P(f);
    P(g);
    S6;
    ...
}

 


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