用信号量机制实现进程互斥、同步、前驱关系

阳光穿透心脏的1/2处 2023-10-05 13:48 50阅读 0赞

#### 用信号量机制实现 进程互斥、同 步、前驱关系 ####

*  实现进程互斥
 *  ⭐实现进程同步
 *  实现前驱关系
 *  总结

## 实现进程互斥 ##

1.分析并发进程的关键活动,划定临界区(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)

![伪代码实现][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
**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。缺少P(mutex)就不能保证临界资源的互斥访问。缺少V(mutex)会导致资源永不被释放,等待进程永不被唤醒。

## ⭐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。

![在这里插入图片描述][20201117134606574.png_pic_center]

> 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)**

![在这里插入图片描述][20201117134740393.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

> 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bock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。  
> 之后当执行完代码2,继而执行V(S)操作,S++,使S变回0  
> 由于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,唤醒在阻塞队列中的P2进程。这样P2就可以继续  
> 执行代码4了。

## 实现前驱关系 ##

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

**例:** 进程P1中有句代码S1,P2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  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]

## 总结 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201117134152461.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201117134305480.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
[20201117134606574.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201117134606574.png#pic_center
[20201117134740393.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201117134740393.png#pic_center
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201117134753280.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201117135231770.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201117135238909.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]: https://img-blog.csdnimg.cn/2020111713535539.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIxMDQwNTU5,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center