现代操作系统 经典IPC问题

本文深入探讨了进程同步中的四大经典问题:生产者-消费者问题、哲学家进餐问题、读者和写者问题以及睡眠的理发师的问题。通过分析这些问题,文章详细解释了如何使用信号量来解决进程间的资源竞争和同步问题。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

一、生产者-消费者问题the producer-consumer problem

1.也称有界缓冲区问题the bounded-buffer problem

2.问题的基本描述:

  • 两个进程共享一个公共的固定大小的缓冲区
  • 若干个进程是生产者,将信息放入缓冲区
  • 若干个进程是消费者,从缓冲区中取出信息

3.主要考虑的问题:

  • 缓冲区满或缓冲区空
  • race condition

二、信号量semaphore

1.用P和V代替down和up。

#define N 100
typedef int semaphore;
semaphore mutex = 1;
semaphore empty = N;
semaphore full = 0;

void producer(void)
{
    int item;
    while(TRUE){
        item = produce_item();
        down(&empty);
        down(&mutex);
        insert_item(item);
        up(&mutex);
        up(&full);
    }
}
void consumer(void)
{
    int item;
    while(TRUE){
        down(&full);
        down(&mutex);
        item = remove_item();
        up(&mutex);
        up(&full);
        consume_item(item);
    }
}

2.该方案使用了三个信号量:

  • 一个称为full,用来记录充满的缓冲槽数目;
  • 一个称为empty,记录空的缓冲槽数目;
  • 一个称为mutex,用来确保生产者和消费者不会同时访问缓冲区。

二、哲学家进餐问题The dining philosophers problem

三、读者和写者问题The readers and writers problem

四、睡眠的理发师的问题The sleeping barber problem

 

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