进程管理精要-优快云博客

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                                                  第2章    进程管理

2.1 进程基本概念
2.2 进程控制
2.3 进程同步、管程
*2.4 经典进程同步问题
2.5 进程通信
2.6 线程

生产者—消费者问题
互斥、同步
哲学家就餐问题
互斥
读者——写者问题
有条件的互斥

生产者—消费者问题
The proceducer – consumer problem：多个生产者和消费者对n个缓冲区的使用。
不考虑互斥、同步问题会导致counter计数错误
如何设置信号量？从资源、顺序两个角度分析：
无论生产者、消费者使用缓冲池时应保证互斥使用（互斥信号量mutex ）
生产者和消费者间交叉有序：
1有序的控制最根源在产品数量上。
2设置两个信号量：
分别针对生产者、消费者设置不同的信号量，empty和full分别表示缓冲池中空缓冲池和满缓冲池（即产品）的数量。
ps：empty、full两者有天然的数量关系，在PV控制下值不断变化，但在值等于0的点上是控制顺序的关键。

变量和信号量
buffer: array [ 0, …, n-1] of item;
in, out: integer :=0, 0;
不使用Counter变量，而是用信号量
Var mutex, empty, full: semaphore :=1, n, 0;

检查：
每个程序中用于实现互斥的wait(mutex)和signal(mutex)必须成对地出现。
控制顺序的信号量empty和full的wait和signal操作，成对地出现在不同的进程中。
在每个程序中的多个wait操作顺序不能颠倒。且应先执行对资源信号量的wait操作，再执行对互斥信号量的wait操作，否则可能引起进程死锁。
模拟交替执行过程，检查控制是否正确。

*AND信号量的方式
consumer :
repeat
Swait(full, mutex);
nextc:=buffer(out);
out:=(out+1) mod n;
Ssignal(mutex, empty);
consume the item in nexc;
until false;

哲学家进餐问题
五个哲学家共用一张圆桌，分别坐在周围的五张椅子上，在桌子上有五只碗和五只筷子，他们的生活方式是交替地进行思考和进餐。平时，一个哲学家进行思考，饥饿时便试图取用其左右最靠近他的筷子，只有在他拿到两只筷子时才能进餐。进餐毕，放下筷子继续思考。
可见：相邻两位不能同时进餐；最多只能有两人同时进餐。
1）记录型信号量解决哲学家进餐问题
筷子是临界资源，在一段时间内只允许一个哲学家使用。为实现对筷子的互斥使用，用一个信号量表示一只筷子，五个信号量构成信号量数组。
Var chopstick: array [0, …, 4] of semaphore;
所有信号量均被初始化为1。
第i 位哲学家的活动可描述为：
repeat
wait(chopstick[ i ]);
wait(chopstick[ ( i +1) mod 5] );
…
eat;
…
signal(chopstick[ i ]);
signal(chopstick[ ( i +1) mod 5] );
…
think;
until false;
2）就餐死锁问题
假如五位哲学家同时饥饿而各自拿起左边的筷子时，就会使五个信号量chopstick均为0，当他们再试图去拿右边的筷子时，都将因无筷子可拿而无限等待。
解决方法：
数量控制：
至多只允许有四位哲学家同时去拿左边的筷子，最终能保证至少有一位哲学家能够进餐，并在用毕后释放出他用过的两只筷子，从而使更多的哲学家能够进餐。—限制并发执行的进程数
抛砖引玉：
一个房间，只允许进入6个人，如何用信号量进行控制？

一刀切：
仅当哲学家的左右两只筷子均可用时，才允许他拿起筷子进餐。—采用AND信号量。在哲学家进餐问题中，要求每个哲学家先获得两个临界资源(筷子)后方能进餐。
Var chopstick: array [0, …, 4] of semaphore:=(1, 1, 1, 1, 1);
Process i
repeat
think;
Swait(chopstick[ ( i +1) mod 5] , chopstick[ i ] );
eat;
Ssignal(chopstick[ ( i +1) mod 5] , chopstick[ i ] );
until false;
IF编程控制
规定奇数号哲学家先拿他左边的筷子，然后再去拿右边的筷子；偶数号哲学家则相反。保证总会有一个哲学家能同时获得两只筷子而进餐
if I mod 2=0
…
else