第二章 进程管理（4）——进程通信

2.5、管程机制（一种新的进程同步工具）

      利用共享数据结构抽象地表示系统中的共享资源（把共享的资源抽象的用共享数据结构来表示），而把对该共享数据结构实施的操作定义为一组过程，如资源的请求和释放过程request 和release。进程对共享资源的申请、释放和其它操作，都是通过这组过程对共享数据结构的操作来实现的，这组过程还可以根据资源的情况，或接受或阻塞进程的访问，确保每次仅有一个进程使用共享资源，这样就可以统一管理对共享资源的所有访问，实现进程互斥。

       代表共享资源的数据结构，以及由对该共享数据结构实施操作的一组过程所组成的资源管理程序，共同构成了一个操作系统的资源管理模块，我们称之为管程（这个是管程的定义）。管程被请求和释放资源的进程所调用。     Hansan 为管程所下的定义是：“一个管程定义了一个数据结构和能为并发进程所执行(在该数据结构上)的一组操作，这组操作能同步进程和改变管程中的数据”。

      由上述的定义可知，管程由四部分组成：① 管程的名称；② 局部于管程内部的共享数据结构说明；③ 对该数据结构进行操作的一组过程；④ 对局部于管程内部的共享数据设置初始值的语句。

      管程相当于围墙，它把共享变量和对它进行操作的若干过程围了起来，所有进程要访问临界资源时，都必须经过管程(相当于通过围墙的门)才能进入，而管程每次只准许一个进程进入管程，从而实现了进程互斥。

2.6、进程通信

      进程通信，是指进程之间的信息交换，其所交换的信息量少者是一个状态或数值，多者则是成千上万个字节。进程之间的互斥和同步，由于其所交换的信息量少而被归结为低级通信。在进程互斥中，进程通过只修改信号量来向其他进程表明临界资源是否可用。

       应当指出，信号量机制作为同步工具是卓有成效的，但作为通信工具，则不够理想。

      目前，高级通信机制可归结为三大类：共享存储器系统、消息传递系统以及管道通信系统。

（1）共享存储器系统

      在共享存储器系统(Shared-Memory System)中，相互通信的进程共享某些数据结构或共享存储区，进程之间能够通过这些空间进行通信。

（2）消息传递系统

     消息传递系统(Message passing system)是当前应用最为广泛的一种进程间的通信机制。在该机制中，进程间的数据交换是以格式化的消息(message)为单位的；在计算机网络中，又把message称为报文。

（3）管道通信

      所谓“管道”（是一个共享文件），是指用于连接一个读进程和一个写进程以实现它们之间通信的一个共享文件，又名pipe文件。向管道(共享文件)提供输入的发送进程(即写进程)，以字符流形式将大量的数据送入管道；而接受管道输出的接收进程(即读进程)，则从管道中接收(读)数据。由于发送进程和接收进程是利用管道进行通信的，故又称为管道通信（特别注意“管道”其实是一个共享文件）。