2.3_6 用信号量实现进程互斥、同步、前驱关系

2.3_6 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

实现进程同步

实现进程的前驱关系

1.信号量机制实现进程互斥

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. 在进入区P(mutex) – 申请资源
4. 在退出区V(mutex) – 释放资源

/*信号量机制实现互斥*/

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

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

2.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4;
	代码5;
	代码6;
}

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)

/*信号量机制实现同步*/
semaphore S=0; //初始化同步信号量，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;
}

以上代码保证了代码4一定在代码2之后执行

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P2进程。这样P2就可以继续

3.信号量机制实现前驱关系

a=0

b=0

c=0

d=0

e=0

f=0

g=0

S1

S2

S3

S4

S5

S6

进程P1中有句代码S1,P2中有句代码S2,P3中有句代码S3 …… 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信号量
2. 在“前操作”之后对相应的同步信号量执行V操作
3. 在“后操作”之前对相应的同步信号量执行P操作

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知识回顾与重要考点