实验2进程同步与死锁

实验指导
❖ 设有一组共享数据DB和两组并发进程, 一组进程只对此组 数据执行读操作, 另一组进程可对此组数据执行写操作(同 时也可以执行读操作)，将前一组进程称作读者，后一组 进程称作写者。为了保证共享数据的完整性，要求：
(1)多个读者的操作可以同时进行； (2)多个写者的操作不可同时进行； (3)任何读者与写者的操作不可同时进行。
DB
R1
…
Rm
W1
…
Wn
实验指导
❖ 实验的流程图如图所示
开始
随机产生一组数
随机在某位置读取
r
内容
用户的选择
w
随机在某个位置写入
某随机数
N 读者是否已经全部读完
Y
N 写者是否已经全部写完
Y
写者是否已经全部写完 N
Y
结束
读者是否已经全部读完 N
Y
车辆行驶死锁问题
❖ 实验目的 ❖ 实验内容 ❖ 准备知识 ❖ 实验原理 ❖ 实验指导
实验原理
❖ 死锁是指在一组进程中的各个进程均占有不会释放的资源， 但因互相申请被其他进程所占用不会释放的资源而处于的 一种永久等待状态。
❖ 死锁的四个必要条件：
(1)互斥条件(Mutual exclusion)：资源不能被共享，只能由一个进 程使用。 (2)请求与保持条件(Hold and wait)：已经得到资源的进程可以再次 申请新的资源。 (3)非剥夺条件(No pre-emption)：已分配的资源不能从相应的进程 中被强制地剥夺。 (4)循环等待条件(Circular wait)：系统中若干进程组成环路，该环 路中每个进程都在等待相邻进程已占用的资源。
实验指导
❖ 死锁的可能性有两种： (1)E方向两台车分别位于A和B、S方向一台车位于C、 W方向一台车位于D。 (2)S方向两台车分别位于B和C、E方向一台车位于A、 W方向一台车位于D。
实验指导
❖ 实验的程序流程图如图所示
开始
Y
N
用户的输入是否大于Max
提示用户输入错误
创建三个方向上的线程
结束
❖ 互斥
这是一种更常见的进程之间的相互关系，通常是由于多个进程共 享某些资源而引起的，而这些进程往往彼此独立。例：系统只有一台 打印机，有两个进程同时使用它输出数据的话，打印结果将使这两个 进程的输出内容混杂在一起。为了保证共享临界资源的各个进程都能 正确运行，当临界资源被一个进程访问时，其他访问进程必须等待。 多个进程在共享临界资源时的这种制约关系称为进程互斥。
实验目的
❖ 理解死锁的产生原因，掌握预防和避免死锁的方法，以 及死锁的检测方法；
❖ 通过车辆行驶死锁问题的设计与实现掌握解决死锁的方 法。
实验内容
❖ 车辆行驶死锁问题,在Linux下用C语言完成下面模型：设 有一个Ｔ型路口，其中A、B、C、D处各可容纳一辆车， 车行方向如图所示，试找出死锁并用有序分配法消除之。 要求资源编号合理。
实验2 进程同步与死锁
❖ 实验内容1 读者—写者问题 ❖ 实验内容2 车辆行驶死锁问题
读者—写者问题
❖ 实验目的 ❖ 实验内容 ❖ 准备知识 ❖ 实验原理 ❖ 实验指导
实验Baidu Nhomakorabea的
❖ 理解进程同步的原理和机制； ❖ 通过读者—写者问题的设计与实现进一步掌握进程同步
在实际中的应用。
实验内容
❖ 编写读者—写者问题的程序，要求如下： (1)在Linux下用C编程，利用信号量操作实现进程同步； (2)读写请求随机产生(比如敲击键盘上的r和w)，并动态 显示当前的状态（读的时候有多少读者，有多少个写 者在等待；写的时候是谁在写，还有多少写者和读者 在等待），每个读者和写者用的时间可以预先设定。
A
D W：直行
S
B
C
： 左 转
E：左转
❖ 请根据上述介绍，编写车辆行驶死锁问题的程序，要求：
(1)在Linux系统下用C编程，利用信号量操作实现进程 同步；
(2)假设三个方向的车辆数目相等，数值由用户输入，并 动态显示车辆的行驶状态，每个车辆行驶所用的时间 可以预先设定。
准备知识
❖ 了解进程死锁的原理； ❖ 掌握自然有序分配法。
❖ 本例中，有一个初始化的数组，读者和写者均是对此数组 进行操作。写者是随机对数组中的数字进行修改，修改的 值也是随机的，这样更直观、更有助于理解。
准备知识
❖ 了解如何创建线程及如何销毁线程； ❖ 分析线程的创建过程，理解同步信号量与互斥信号量的
作用
实验原理
❖ 同步
同步是指进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系， 即进程在执行的时间顺序上必须遵循特定的次序，这种时序关系称为 同步关系。例如：B进程在运行时需要A进程的输出结果作为资源， 那么A进程必须在B进程执行之前完成，这就确定了A、B两进程间的 同步关系。
动态显示车辆行驶情况