Linux-进程同步与互斥&生产消费者原理

进程同步与互斥&生产消费者原理

一. 进程互斥与同步

        进程互斥与同步机制的主要任务是：对多个相关进程在执行次序上进行协调，使并发执行的诸进程间能按照一定的规则（或时序）共享系统资源，并能很好的相互合作，从而使程序能够正确执行。

        在多个进程共享资源或为完成某一任务而相互合作时，可能存在以下两种形式的制约关系：

（1）间接相互制约关系（互斥）

        多个程序并发执行时，要对临界资源进行共享，所以只能互斥的访问临界资源，这些进程间就形成了间接制约关系。

（2）直接相互制约关系（同步）

        多个进程间为完成某一共同任务时必须合作进行。比如一个进程用于输入数据，另一进程用于计算数据，只有输入进程拿到数据之后，计算进程才可进行计算，也就是说输入进程完成后才可进行计算进程，即输入进程直接制约着计算进程。

        由于上述两种制约关系的存在，必须对临界资源的访问和进程的执行次序进行协调，保证各进程按次序执行，这就是进程的互斥与同步概念。

二. 生产者消费者问题

        该问题就是一个著名的进程同步问题。它描述的是：一群生产者进程正在生产产品，并将这些产品提供给消费者进程去消费。为使生产者进程和消费者进程能够并发执行。在两者之间设置了一个具有n个缓冲区的缓冲池，生产者进程将生产的产品放入缓冲区中，消费者进程从缓冲区中取走产品进行消费。

        生产者在投放产品时，消费者不能去取产品。消费者在取产品时，生产者不能投放产品。 即对缓冲区必须互斥的使用。

        

        只有生产者往缓冲区中投放了产品，消费者才可取走消费，而不能在空缓冲区中取走产品。同理，当缓冲区满了的时候只有消费者进程取走产品后，生产者进程才可继续投放产品，而不能对满了的缓冲区投放产品。 所以生产者进程与消费者进程之间必须同步。

        所以，可以利用信号量实现对临界资源（缓冲区）的维护。

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