进程同步与通信

举例：（UNIX中两进程利用信号通信）。
Process A
┆
kill(1040, SIGUSR1); #向1040号进程发
送┆
一个SIGUSR1信号。
Process B ┆ Signal(SIGUSR1,func);#当收到SIGUSR1 信
┆ 号时，就执行func(),如果SIGUSR1 信号未到，则系统登记func函数， 待其信号到时再调用执行。
Parbegin Producer: begin repeat … produce an item in nextp; ...
P(empty); P(mutex); add nextp to buffer; V(mutex); V(full); until false; end;
consumer:begin repeat P(full); P(mutex); remove an item from buffer to nextc 释放缓冲区
（续）
4.当最后一个结束访问数据的Reader发现有 Writer正在等待时，则将其中一个唤醒。
5.当某个Writer结束访问时，若只有Writer 在等待，则唤醒某个Writer，若既有Writer 也有Reader；则按FIFO或某它原则唤醒一个 Writer或所有Reader。
Reader的一般结构为：
2.间接通信法（信箱命名法〕 基本思想：系统为每个信箱设一个消息队列， 消息发送和接收都指向该消息队列，（每个 进程可以对消息队列发送并接收/只发送/只 接收)
缺点：必须有一个通信双方共享的一个逻辑 消息队列（UNIX的PIPE，FIFO及IPC消息 传递机制都属于这种形式），使用时消息发 送者约定写方式打开信箱,消息接收者约定读 方式打开信箱或同时读写打开。 优点：很容易建立双向通信链(只要对信箱说 明为读写打开)。
说明： • 将缓冲池看做是共享数据，对缓冲区的
操作必须是互斥操作。
• 如果n个缓冲区全满，生产者进程必须
等待。 • 如果缓冲区全空，消费者进程必须等待。
有限缓冲区的生产者/消费者问题（生产 者和消费者共享一个产品缓冲池）。
消费者 生产者
缓冲池
P1 P2 … Pm C1 C2 …Cn
共享N个缓冲区
解：设置以下信号量 • mutex,初值为1，控制互斥访问缓冲池。 • full,初值为0，表示当前缓冲池中满缓冲区 数，用于同步。
第i个进程描述为(i=0,… ,4)
repeat P（chopstick[i]）; P(chopstick[(i+1)mod 5])； 吃 V(chopstick[i]); V(Chopstick[(i+1)mod 5]； 思考
until fal(s这e;可能导致死锁)
4.3 进程通信
两种基本进程通信方法： 1.共享存储（Shared-memory）：相 互通信的进程有共享存储区。进程间可 以通过直接读写共享存储区的变量来交 互数据，同步与互斥在并发程序设计时 安排进入程序。操作系统提供这样的共 享存储区及某些同步互斥工具。 2.消息传递(message-passing)：若进 程间无共享空间，则必须通过消息传递 通信，且必须通过OS系统调用实现。
• empty,初值为n，表示当前缓冲池中空缓冲
区数，用于同步。
有限缓冲区生产者/消费者进程描述如下： type item= …; var buffer= …;
full,empty,mutex:semaphor; nextp,nextc:item; begin full:=0; empty:=n; mutex:=1;
该问题可具体描述为：
1.如果当前无人访问数据，则Reader/ Writer 欲访问即可访问。
2.如果已存在一个Reader正在访问数据，其他 欲访问Reader可马上访问（这体现Reader有 较高优先权）；而欲访问的Writer必须等待。
3.若某个Writer正访问数据，则欲访问的 Reader/ Writer都必须等待。
P（wrt）;
写数据A
V（wrt）;
三、哲学家就餐问题
问题描述：五个哲学家五只筷子，哲 学家循环做着思考和吃饭的动作，吃饭 程序是：先取左边筷子，再取右边筷子， 再吃饭，再放筷子。
实现：为每个筷子设一把锁（信号量，初值为
1）每个哲学家是一个进程。共享数据结构为：
Var Chopstick;array [0,4]of semaphore;
4.3.1 消息传递通信原理
消息传递系统调用语句的一般形式: 发送：Send &消息 to 目的地标识 接收：Receive &消息 from 源地址标识.
一、消息传递方法 1.直接通信法 基本思想：进程在发送和接收消息时直接 指明接收者或发送者进程ID。 缺点：必须指定接收进程ID（UNIX的信 号机制类似这种形式）。
第九讲 进程同步与通信
❖ 目的与要求：掌握信号量解决进程同步互斥 问题的方法，掌握进程通信的基本实现方法。
❖ 重点与难点：信号量的典型应用，通信实现。 ❖ 作业：15，16，17。
4.2.5 进程同步与互斥举例
一、有限缓冲区问题
问题描述：设有n个缓冲区，一组生产者
进程往缓冲区写数据，一组消费者进程从缓 冲区取数据，写取都以一个缓冲区为单位。
P(mutex)； readcount:=readcount+1; If readcount=1 then P(wrt);
V(mutex)；
读数据A
P（mutex）； readcount:= readcount-1; If readcount=0 then V(wrt);
V(mutex);
Writer的一般结构为：
V(mutex); V(empty); … consume Parend;
二、Readers/Writers问题
若存在一共享数据A，那些对它进行读 访问者叫Reader，对它进行写访问者叫 做Writer。
第一类Reader/ Writer问题： Reader和Writer争夺访问共享数据A时， Reader有较高优先数。 表现在：除了某个Writer正在访问数据 之外，任何情况下Reader欲访问数据均 可以直接进行访问。