第3章 进程同步与通信-同步
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进程同步的概念
进程同步的概念
进程同步是指多个进程在共享资源时的协调与同步。
在单个进程中，程序的执行是顺序的，而在多个进程中，由于进程的并发执行，可能会造成资源竞争、死锁等问题。
因此，进程同步就是要保证每个进程在使用共享资源时的顺序和正确性。
进程同步的实现方式有多种，如信号量、互斥锁、条件变量等。
信号量是一种计数器，用来控制资源的访问；互斥锁是一种二进制变量，用来保护共享资源，只允许一个进程访问；条件变量则是一种用于线程间通信的机制，用来等待某个条件的发生。
不同的进程同步方式有各自的优缺点，需要根据具体情况进行选择。
例如，在信号量的实现中，可以通过设置信号量的初值和操作信号量的函数来实现同步，但使用不当可能会造成死锁；在互斥锁的实现中，可以通过加锁和解锁来保护共享资源，但如果加锁的时间太长，会影响程序的性能。
综上所述，进程同步是保证多个进程在共享资源时的正确性和顺序的重要机制，需要根据实际情况选择合适的同步方式。
- 1 -。
《计算机操作系统》汤小丹
out 输出指针
计数器
counter
n-1
n-2
0
1 2
3
4 5
in 输入指针
• PP和CP共享的变量： Var n,integer; Type item=„; Var buffer:array[0,1„n-1] of item; in,out:0,1„n-1; counter:0,1„n;
PP:repeat CP:repeat „„ while counter=0 do no-op produce an item in nextp; nextc:=buffer[out]; „„ out:=(out+1)mod n; while counter=n do no-op; counter:=counter-1; buffer[in]:=nextp; consume the item in nextc in:=(in+1)mod n; counter:=counter+1; until false; until false;
记录型信号量
3.2.2
AND型信号量和信号量集
1. AND型信号量集 • 整型和记录型信号量机制是针对进程间共享一个临界 资源而言的。多个进程共享多个临界资源时则要采取 另外的信号量机制。 若A和B按下述次序执行wait操作: • 设A(Dmutex,Emutex 和B为进程，都要求访问共享数据 D和E，这时D和E 初值为1） 为临界资源。为 D、E设置用于互斥的信号量Dmutex、E processA:wait(Dmutex);//Dmutex=0 mutex，令初值为 1，这时A和B有操作： processB:wait(Emutex);//Emutex=0 Process A: process B: 阻塞 processA:wait(Emutex);//Emutex=-1,A processB:wait(Dmutex);//Dmutex=-1,B 阻塞 wait(Dmutex); wait(Emutex); 此时A，B进入死锁状态。显 然，进程要求 wait(Emutex); wait(Dmutex); 的共享资源越多，死锁的可能性越大。
(完整版)第三章进程同步与通信作业习题与答案
第三章一．选择题(50题)1.以下_B__操作系统中的技术是用来解决进程同步的。
A.管道B.管程C.通道D.DMA2.以下_B__不是操作系统的进程通信手段。
A.管道B.原语C.套接字D.文件映射3.如果有3个进程共享同一程序段，而且每次最多允许两个进程进入该程序段，则信号量的初值应设置为_B__。
A.3B.2C.1D.04.设有4个进程共享一个资源，如果每次只允许一个进程使用该资源，则用P、V 操作管理时信号量S的可能取值是_C__。
A.3,2,1,0，-1B.2,1,0，-1，-2C. 1,0，-1，-2，-3D.4,3，2,1,05.下面有关进程的描述，是正确的__A__。
A.进程执行的相对速度不能由进程自己来控制B.进程利用信号量的P、V 操作可以交换大量的信息C.并发进程在访问共享资源时，不可能出现与时间有关的错误D.P、V操作不是原语操作6.信号灯可以用来实现进程之间的_B__。
A.调度B.同步与互斥C.同步D.互斥7.对于两个并发进程都想进入临界区，设互斥信号量为S，若某时S=0，表示_B_ _。
A.没有进程进入临界区B.有1个进程进入了临界区C. 有2个进程进入了临界区D. 有1个进程进入了临界区并且另一个进程正等待进入8. 信箱通信是一种_B__方式A.直接通信B.间接通信C.低级通信D.信号量9.以下关于临界区的说法，是正确的_C__。
A.对于临界区，最重要的是判断哪个进程先进入B.若进程A已进入临界区，而进程B的优先级高于进程A，则进程B可以打断进程A而自己进入临界区C. 信号量的初值非负，在其上只能做PV操作D.两个互斥进程在临界区内，对共享变量的操作是相同的10. 并发是指_C__。
A.可平行执行的进程B.可先后执行的进程C.可同时执行的进程D.不可中断的进程11. 临界区是_C__。
A.一个缓冲区B.一段数据区C.一段程序D.栈12．进程在处理机上执行，它们的关系是_C__。
U035计算机操作系统教程_第四版_(张尧学著)_清华大学出版社_第3章
3.1.2 进程的定义 进程的概念是60年代初期，首先在MIT 的 Multics系 统和IBM 的 TSS/360系统中引用的。从那以来，人 们对进程下过许多各式各样的定义。 (1) 进程是可以并行执行的计算部分（S.E.Madnick， J.T.Donovan）； (2) 进程是一个独立的可以调度的活动（E.Cohen， D.Jofferson）； (3) 进程是一抽象实体，当它执行某个任务时，将要 分配和释放各种资源（P.Denning）； (4) 行为的规则叫程序，程序在处理机上执行时的活 动称为进程（E.W.Dijkstra）；
W(Si)={b1 b2 … bn}，bj(j=1，…，n) 是语句Si在执行期间必须对其进行修改、访问的变量； 如果对于语句S1和S2，有 ① R(S1)∩ W(S2)={∮}， ② W(S1)∩ R(S2)={∮}， ③ W(S1)∩ W(S2)={∮} 同时成立，则语句S1和S2是 可以并发执行的。
(1) 进程是一个动态概念，而程序则是一个静态概念。程序是 指令的有序集合，没有任何执行的含义。而进程则强调执 行过程，它动态地被创建，并被调度执行后消亡。 (2) 进程具有并行特征，而程序没有。由进程的定义可知，进 程具有并行特征的两个方面，即独立性和异步性。也就是 说，在不考虑资源共享的情况下，各进程的执行是独立的， 执行速度是异步的。显然，由于程序不反映执行过程，所 以不具有并行特征。 (3) 进程是竞争计算机系统资源的基本单位，从而其并行性受 到系统自己的制约。这里，制约就是对进程独立性和异步 性的限制。 (4) 不同的进程可以包含同一程序，只要该程序所对应的数据 集不同。
第3章 进程管理
3.1 进程的概念 3.2 进程的描述 3.3 进程状态及其转换 3.4 进程控制 3.5 进程互斥 3.6 进程同步 3.7 进程通信 3.8 死锁问题 3.9 线程 本章小结 习题
计算机操作系统03进程的同步与通信
用TS实现进程互斥: repeat while TS(lock) do skip; critical section lock:=false; remainder section until false;
第三章 进程的同步与通信
２. 利用Swap指令实现互斥 Swap指令: procedure (var a,b:Boolean) var temp:Boolean; begin temp:=a; a:=b; b:=temp end
计算机操作系统
第三章 进程的同步与通信
教学目的与要求： 1.掌握进程同步、进程通信、资源、信号量等
基本概念 2.了解解决进程同步问题的软件方法和硬件方
法 3.能用信号量和管程解决简单进程同步问题 4.了解OS/2操作系统的进程同步与通信机制
第三章 进程的同步与通信
重点与难点：
1. 同步、通信、资源、信号量等基本概念
第三章 进程的同步与通信
２ 临界资源的定义 临界资源是指并发进程之间在某段时间内同
时提出访问请求的互斥型资源。 例：在A进程正在访问打印机的时候，B进程也提
出对打印机的访问请求，则打印机为临界资源。应 互斥使用临界资源。
三．临界区 １ 临界区的定义 是指进程中访问临界资源的那段代码
第三章 进程的同步与通信
第三章 进程的同步与通信
算法３：与算法2相似，只是在flag[i]=ture时表示进 程P[i]要求进入临界区，若此时无其它进程有此要求， 则进程P[i]可进入临界区。对于进程Pi repeat flag[i]:=true; while flag[j] do no_op critical section flag[i]:=false; remainder section until false 该算法的缺点：违背了空闲让进和有限等待原则
第3章 进程同步与通信2
进程写管道
进程向管道写数据时,可能有以下两种情况:
管道中有足够的空间存放要写的数据,此时每写 一数据块后核心便自动增加地址项的大小.写操 作完成后,核心修改索引节点中的写指针,并唤 醒所有因该管道空而睡眠等待的读进程. 管道中无足够的空间存放要写入的数据,此时核 心对该索引节点作标记后让写进程睡眠,等待数 据从管道中排出.上述情况的一个例外是,当进 程写的数据量大于管道的容量时,核心将尽可能 多的数据写到管道中,然后使进程睡眠,直到获 得更多的空间.
pipe文件的建立 文件的建立
pipe系统调用建立一个无名管道.其语法格式如下:
int pipe(fdes); int fdes[2];
核心创建一个管道时须完成下述工作:
分配磁盘和内存索引节点. 为读进程和写进程分配文件表项. 分配用户文件描述符.在读进程和写进程的用户文件描述 符表中,分别分配一个表项,并将文件描述符fdes[0]和 fdes[1]分别返回给读进程和写进程.
设置信号的处理方式
系统调用signal用于设置信号的处理方式.其 语法格式如下: void (* func)( ) signal(sig,func) 其中,func为收到软中断信号sig后进程希望 调用函数的地址. 19类信号如表所示.
func的取值情况
func的取值可以分成三种情况:
func=1时,进程对信号sig不予理睬. func=0时,即缺省处理,对大多数软中断信号的 缺省处理是终止进程. func为其他整数值时,它的值是指向信号处理程 序的指针.
管道通信示意图1
初始时,其长度为4,系统将管道看成一个循环 队列.按先进先出的方式读写.
A out B C D in
写入字符E后,管道长度为5
进程同步与进程通信
if Ri>=1 then begin Ri:= Ri -1; Ak = Ri 输出一张票； end; else 输出”票已售完“ end;
假设某时刻Ak为5，A、B两个人同时在2号3号窗口买票
process P2 begin Ri:=Ak;
if Ri>=1 then Ri = 4 begin Ri:= Ri -1; Ak = Ri 输出一张票； end; else 输出”票已售完“ end;
if Ri>=1 then begin Ri:= Ri -1; Ak = Ri 输出一张票； end; else 输出”票已售完“ end;
假设某时刻Ak为5，A、B两个人同时在2号3号窗口买票
process P2 begin Ri:=Ak;
if Ri>=1 then begin Ri:= Ri -1; Ak = Ri 输出一张票； end; else 输出”票已售完“ end;
process P3 begin Ri:=Ak;
if Ri>=1 then begin Ri:= Ri -1; Ak = Ri 输出一张票； end; else 输出”票已售完“ end;
假设某时刻Ak为5，A、B两个人同时在2号3号窗口买票
process P2 begin Ri:=Ak;
if Ri>=1 then begin Ri:= Ri -1; Ak = Ri 输出一张票； end; else 输出”票已售完“ end;
例2
(1) 假设count的初值为5，先运行P1再运行P2的结果是？ (2) 如果P1和P2并发执行，可能会出现什么运行结果？
P1 R1 ＝ count; R1++; count = R1; P2 R2 = count; R2++; count = R2;
进程同步与通信
pricess computer begin L2: p(sf); 从缓冲去中取出数据； v(se); 进行数据计算； goto L2; end; coend;
9、(1)写出P、V操作的定义 (2)有3个进程PA、PB和PC写作解决文件 打印问题:PA将文件记录从磁盘读入主存 的缓冲区1，每执行一次读一个记录；PB 将缓冲区1的内容复制到缓冲区2，每执 行一次复制一个记录；PC将缓冲区2的 内容打印出来，每执行一次打印一个记 录。缓冲区的大小和一个记录大小一样。 请用P、V操作来保证文件的正确打印。
begin mutex,full,empty:semaphore; mutex:=1; empty:=8; full:=0; cobegin pricess producer begin 生产一个产品； p(empty); p(mutex); 将产品存入仓库； v(mutex); v(full); end;
process s3 begin p(b3); …… v(b4); end
process s4 begin p(b4); p(b4); …… end
8、在测量控制系统中，数据采集任务把 采集的数据送入一单缓冲区；计算任务 从该单缓冲区中取出数据进行计算。试 写出利用信号量机制实现两者共享单缓 冲区的同步算法。
cobegin process A begin L1:p(s1) 拣一粒黑子； v(s2) goto L1
process B begin L2:p(s2) 拣一粒白子； v(s1) goto L2 endl;
end;
coend;
7、四个进程合作完成一任务的前驱图， 试说明这四个进程间的同步关系，并以 PV操作描述它们。
解：应设置两个信号量sf,se，信号量sf表 示缓冲区是否有可供打印的计算结果， 其初值为0；信号量se用于表示缓冲区 有无空位置存放新的信息，其初值为1。 本题的同步描述如下：
操作系统第3章-3 进程通信.
直接通信方式（消息缓冲通信）
发送进程发消息时要指定接收进程的名字，反 过来，接收时要指明发送进程的名字；
发送原语：Send(receiver,message) 接收原语：Receiver(sender,message) * 对称形式：一对一 * 非对称形式：多对一 （顾客/服务员）
2019/7/13
信号量上的PV操作是最简单的进程通信。
2019/7/13
2
进程通信的类型
低级通信机制
交换信息量少，如P、V原语，软中断信号； 适用于集中式操作系统。
高级通信机制：交换信息量大
消息传递(message passing)通信机制； 共享内存(shared memory)通信机制； 管道（Pipe）通信：共享文件(shared file)通信机制； 既适用于集中式操作系统，又适用于分布式操作系统
确定对方的存在
发送者和接收者双方必须能够知道对方是否存在， 如果对方已经不存在，就没有必要再发送信息。
2019/7/13
16
信箱
存放信件的存储区域
构成
信箱特征（头）：信箱容量、信件格式、信箱名称等；
信箱体：若干格子，用来存放信件；
分类
私用信箱 共享信箱 公用信箱
发送 Deposite 进程
A (m)
邮箱头 …邮箱体
Remove 接收
(m)
进程
B
信箱使用规则
邮箱通信结构
若发送信件时信箱已满，则发送进程被置为“等信箱”状态，直到信
发送进程返回到用户态继续执行；
在以后某个时刻，当接收进程执行到receive接收原语时，也产 生访管中断进入操作系统。
由操作系统将载有消息的缓冲区从消息链中取出，并把消息内容 copy到接收进程空间，之后收回缓冲区，如此就完成了消息的接 收，接收进程返回到用户态继续进行。
发送进程发消息时要指定接收进程的名字，反 过来，接收时要指明发送进程的名字；
发送原语：Send(receiver,message) 接收原语：Receiver(sender,message) * 对称形式：一对一 * 非对称形式：多对一 （顾客/服务员）
2019/7/13
信号量上的PV操作是最简单的进程通信。
2019/7/13
2
进程通信的类型
低级通信机制
交换信息量少，如P、V原语，软中断信号； 适用于集中式操作系统。
高级通信机制：交换信息量大
消息传递(message passing)通信机制； 共享内存(shared memory)通信机制； 管道（Pipe）通信：共享文件(shared file)通信机制； 既适用于集中式操作系统，又适用于分布式操作系统
确定对方的存在
发送者和接收者双方必须能够知道对方是否存在， 如果对方已经不存在，就没有必要再发送信息。
2019/7/13
16
信箱
存放信件的存储区域
构成
信箱特征（头）：信箱容量、信件格式、信箱名称等；
信箱体：若干格子，用来存放信件；
分类
私用信箱 共享信箱 公用信箱
发送 Deposite 进程
A (m)
邮箱头 …邮箱体
Remove 接收
(m)
进程
B
信箱使用规则
邮箱通信结构
若发送信件时信箱已满，则发送进程被置为“等信箱”状态，直到信
发送进程返回到用户态继续执行；
在以后某个时刻，当接收进程执行到receive接收原语时，也产 生访管中断进入操作系统。
由操作系统将载有消息的缓冲区从消息链中取出，并把消息内容 copy到接收进程空间，之后收回缓冲区，如此就完成了消息的接 收，接收进程返回到用户态继续进行。
网络操作系统 第三章_ppt课件
3.3通信原语设计
二.同步和异步原语 1.同步原语: 当进程调Send原语发送消息 后,便进入阻塞状态,直到消息发 送完,才能执行Send的后继语句。 当进程调Receive原语时,便阻塞, 直到收到消息保存好,才返回控 制并执行原语的后继语句。 故上述Send和Receive原语称 为同步的(阻塞的)通信原语。 形式如下： Send(dest, & mptr) 功能:将mptr指向的消息发 给标识符为dest的进程。
3.6 组通信
一. 概述:见右图 发送进程<------->接收进程 组:在某系统中或在用户指 定方式下 ，相互作用的进程 进程 进程 的集合。 特征:1对多（一个发送者发， 组中多个接收者收）;动态性 (可建立、取消组,加入、撤 离组)。 目的:将一组进程抽象为一 实体。这样 一个进程可向一 组服务器发送消息,而不必知 道服务器在哪及有多少。 组通信(机制): 实现在一次 操作下将一个消息发送给多 个接收者的通信机制。 点-点通信
网络操作系统 第三章
第三章 网络os的通信
3. 利用信号量S实现进程间同步 . 进程间的同步模型:初始 S=0 进程 P1 进程 P2 L1:P(S) L2:V(S) … … (P1受P2制约，故为非对称同步)
例:生产者 、消费者问题
例：进程P1、P2共享一变量 count(临界软件资源）,初始 count=0, 信号灯s=1 。
3.5 比较 两种通讯方式 ： (1) 通信原语: 较大灵活性 (2) 远程过程调用:使用方便, 格式化好,透明性强。 RPC的缺点: 缺乏灵活性 (1) 在不同机型间调用参数通 用性不强。 (2)一次调用多次接收返回结 果的能力不足。 (3)缺乏传送大量数据的能力。
第三章进程同步与通信作业习题与答案
第三章进程同步与通信作业习题与答案第三章.选择题（50题）1. 以下_B_操作系统中的技术是用来解决进程同步的。
A. 管道B. 管程C. 通道D.DMA2. 以下_B_不是操作系统的进程通信手段。
A. 管道B.原语C.套接字D.文件映射3. 如果有3个进程共享同一程序段，而且每次最多允许两个进程进入该程序段，则信号量的初值应设置为_B_。
A. 3B.2C.1D.04. 设有4个进程共享一个资源，如果每次只允许一个进程使用该资源，则用P、V操作管理时信号量S的可能取值是_G__。
A. 3,2,1,0 ，-1B.2,1,0 ，-1，-2 G. 1,0 ，-1，-2，-3 D.4,3 ，2,1,05. 下面有关进程的描述，是正确的 A oA. 进程执行的相对速度不能由进程自己来控制B. 进程利用信号量的P、V操作可以交换大量的信息G.并发进程在访问共享资源时，不可能出现与时间有关的错误D.P、V操作不是原语操作6•信号灯可以用来实现进程之间的_B_。
A.调度B.同步与互斥G.同步D.互斥7.对于两个并发进程都想进入临界区，设互斥信号量为S,若某时S=0,表示_B__A. 没有进程进入临界区B. 有1个进程进入了临界区G.有2个进程进入了临界区D.有1个进程进入了临界区并且另一个进程正等待进入8•信箱通信是一种_B_方式A.直接通信B.间接通信G.低级通信D.信号量9. 以下关于临界区的说法，是正确的_G__oA. 对于临界区，最重要的是判断哪个进程先进入B. 若进程A 已进入临界区，而进程B 的 优先级高于进程A,则进程B 可以打 断进程A 而自己进入临界区C. 信号量的初值非负，在其上只能做 PV 操作D. 两个互斥进程在临界区内，对共享变量的操作是相同的10. 并发是指C oA.可平行执行的进程B. 可先后执行的进程C. 可同时执行的进程D.不可中断的进程 11 .临界区是C oA. 一个缓冲区B. 一段数据区C. 一段程序D.栈12 •进程在处理机上执行，它们的关系是 _C_oC. 进程之间可能有关，也可能无关D.以上都不对 13.在消息缓冲通信中，消息队列是一种__A__资源。
操作系统讲稿2012(第三章)
例：程序A的起始地址为51200，共12条指令；程序B 的起始地址为81920，共4条指令，其中第4条指令包 括I/O指令；程序C的起始地址为194560，共12条指 令；分派程序的起始地址为20480，共6条指令；三个 程序以及分派程序均在内存，操作系统每次执行6条 用 户程序指令后就会自动终止当前用户程序，转去执行 分派程序。每条指令需要一个指令周期，则程序的执 行过程如下：
1. 51200 2. 51201 3. 51202 4. 51203 5. 51204 6. 51205 超时
7 20480 8 20481 9 20482 10 20483 11 20484 12 20485 13 81920 14 81921 15 81922 16 81923 I/O请求
17 20480 18 20481 19 20482 20 20483 21 20484 22 20485 23 194560 24 194561 25 194562 26 194563 27 194564 28 194565 超时
3.程序的顺序执行：一个具有独立功能的程序独占处理机 直至最终结束的过程称为程序的顺序执行。
4.程序顺序执行的特征： （1）顺序性：每一个操作都必须在上一个操作完成 之后开始 内：语句之间、指令之间 外：程序之间 （2）封闭性：资源独占，只有运行的程序能够改变资 源状态，每个程序的执行不会受到外部因素的影响。
就绪 阻塞
× ×
被分派程序 选中
×
事件发生
× ×
被父进程终止 被父进程终止
×
说明：一般的操作系统为了管理方便，根据等待的事件设置多个 阻塞队列，将等待不同事件的进程放在不同的等待队列中。
3.4进程控制
进程控制：系统使用一些具有特定功能的程序来创建、撤 消进程以及完成进程各状态间的转换，从而达到多进程、 高效率、并发执行和协调、实现资源共享的目的。 进程控制是通过原语来实现。 原语：用于完成某种特定功能的不可分割的一段程序。 原语的实现是通过关中断来实现的。 实现进程控制的程序段被称作进程控制原语。
进程同步基本概念和原则
进程同步基本概念和原则1.引言1.1 概述进程同步是计算机科学领域中一个重要的概念。
在多任务操作系统中，多个进程并发执行，它们共享系统资源，如内存、文件等。
为了保证系统的正确性和可靠性，需要对进程的执行进行协调和管理。
进程同步的概念就是指在多个进程之间进行协作，使它们按照一定的顺序执行，以避免出现竞争状态和数据不一致的问题。
在并发执行的场景中，由于进程的执行速度和执行顺序是不可预测的，因此可能会引发一些问题，如死锁、饥饿等。
进程同步的目的是为了确保进程按照一定的次序执行，并且能够相互合作完成任务。
通过合理的同步机制，可以避免竞争条件，保证数据的一致性，提高系统的效率和稳定性。
为了实现进程同步，可以使用一些基本的同步机制，如互斥量、信号量、条件变量等。
这些机制通过提供临界区、等待和唤醒等操作，实现了进程之间的协调和合作。
在本文中，我们将介绍进程同步的基本概念和原则。
首先，我们将对进程同步的概念进行详细阐述，介绍其在多任务操作系统中的作用和意义。
然后，我们将介绍一些常用的进程同步原则，包括互斥、同步、顺序等。
通过深入理解这些基本概念和原则，可以帮助读者更好地理解进程同步的内在机制和实现方式。
本文旨在提供关于进程同步的基本知识和理论，并为读者进一步研究和应用进程同步提供参考。
最后，我们将对本文的内容进行总结，并展望进程同步在未来的发展方向。
希望本文能够对读者加深对进程同步的理解，并在实际应用中发挥积极的作用。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写："1.2 文章结构本文分为三个主要部分，包括引言、正文和结论。
引言部分主要对进程同步的主题进行概述，简要介绍进程同步的基本概念和相关原则。
同时，引言部分还介绍了本文的结构，并说明了文章的目的。
正文部分分为2个小节，分别是进程同步基本概念和进程同步原则。
在进程同步基本概念部分，我们将详细介绍什么是进程同步，为什么需要进行进程同步以及进程同步的基本概念和相关术语。
操作系统：进程线程同步的方式和机制,进程间通信
操作系统：进程/线程同步的方式和机制，进程间通信一、进程/线程间同步机制。
临界区、互斥区、事件、信号量四种方式临界区（Critical Section）、互斥量（Mutex）、信号量（Semaphore）、事件（Eve nt）的区别1、临界区：通过对多线程的串行化来访问公共资源或一段代码，速度快，适合控制数据访问。
在任意时刻只允许一个线程对共享资源进行访问，如果有多个线程试图访问公共资源，那么在有一个线程进入后，其他试图访问公共资源的线程将被挂起，并一直等到进入临界区的线程离开，临界区在被释放后，其他线程才可以抢占。
2、互斥量：采用互斥对象机制。
只有拥有互斥对象的线程才有访问公共资源的权限，因为互斥对象只有一个，所以能保证公共资源不会同时被多个线程访问。
互斥不仅能实现同一应用程序的公共资源安全共享，还能实现不同应用程序的公共资源安全共享 .互斥量比临界区复杂。
因为使用互斥不仅仅能够在同一应用程序不同线程中实现资源的安全共享，而且可以在不同应用程序的线程之间实现对资源的安全共享。
3、信号量：它允许多个线程在同一时刻访问同一资源，但是需要限制在同一时刻访问此资源的最大线程数目 .信号量对象对线程的同步方式与前面几种方法不同，信号允许多个线程同时使用共享资源，这与操作系统中的PV操作相同。
它指出了同时访问共享资源的线程最大数目。
它允许多个线程在同一时刻访问同一资源，但是需要限制在同一时刻访问此资源的最大线程数目。
PV操作及信号量的概念都是由荷兰科学家E.W.Dijkstra提出的。
信号量S是一个整数，S大于等于零时代表可供并发进程使用的资源实体数，但S小于零时则表示正在等待使用共享资源的进程数。
P操作申请资源：（1）S减1；（2）若S减1后仍大于等于零，则进程继续执行；（3）若S减1后小于零，则该进程被阻塞后进入与该信号相对应的队列中，然后转入进程调度。
V操作释放资源：（1）S加1；（2）若相加结果大于零，则进程继续执行；（3）若相加结果小于等于零，则从该信号的等待队列中唤醒一个等待进程，然后再返回原进程继续执行或转入进程调度。
操作系统进程同步
操作系统进程同步在计算机操作系统中，进程同步是一个至关重要的概念。
它就像是一场精心编排的舞蹈，每个进程都是一位舞者，需要在特定的节奏和规则下协调动作，以确保整个系统的高效、稳定运行。
想象一下，如果多个进程在没有任何协调的情况下随意运行，那会是怎样的混乱场景？就好比一群没有指挥的乐手，各自演奏着自己的旋律，结果只能是刺耳的噪音。
进程同步的目的，就是为了避免这种混乱，让各个进程能够有条不紊地执行任务，充分利用系统资源，提高系统的性能和可靠性。
那么，什么是进程同步呢？简单来说，进程同步是指多个进程在执行过程中，通过某种机制协调它们的执行顺序和访问共享资源的方式，以保证结果的正确性和一致性。
为了更好地理解进程同步，我们先来了解一下进程的概念。
进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位，它可以看作是一个正在执行的程序实例。
每个进程都有自己独立的地址空间、执行上下文和资源需求。
在实际的系统中，进程之间经常需要共享资源，比如内存中的数据、外部设备等。
如果多个进程同时访问和修改这些共享资源，就可能会导致数据不一致、错误甚至系统崩溃等问题。
这就好比两个孩子同时在一块黑板上写字，如果没有规则来约束，他们的笔迹很可能会重叠在一起，变得混乱不堪。
为了解决这些问题，操作系统提供了多种进程同步的机制。
其中，最常见的有信号量、互斥锁、条件变量等。
信号量就像是一个交通信号灯，它控制着进程对共享资源的访问。
信号量有一个整数值，用于表示可用资源的数量。
当一个进程想要访问共享资源时，它需要先获取信号量。
如果信号量的值大于零，进程就可以获取资源并将信号量的值减一；如果信号量的值为零，进程就需要等待，直到其他进程释放资源并将信号量的值增加。
互斥锁则像是一把钥匙，只有拥有这把钥匙的进程才能访问共享资源。
当一个进程获取到互斥锁时，其他进程就无法访问该资源，直到持有锁的进程释放锁。
条件变量则用于实现进程之间的等待和通知机制。
当一个进程等待某个条件满足时，它可以阻塞在条件变量上。
操作系统中的进程间通信与同步机制
操作系统中的进程间通信与同步机制在计算机领域中，操作系统是一个必不可少的软件，它管理着计算机硬件和软件资源，并且为用户和应用程序提供了一个运行环境。
而进程是操作系统中执行中的程序实例，它是计算机资源分配、调度和执行的基本单位。
在一个操作系统中，多个进程常常需要进行通信和同步，以便进行数据传递和协调工作。
本文将讨论操作系统中的进程间通信与同步机制。
一、进程间通信（IPC）进程间通信，简称IPC（Inter-Process Communication），是指不同进程之间相互交换数据和信息的一种机制。
它允许进程之间共享资源、传递消息和协调活动。
在操作系统中，有几种常见的IPC机制，包括管道、共享内存、消息队列和套接字等。
1. 管道（Pipe）管道是一种最简单的进程间通信机制，它创建了一个字节流管道，一个进程的输出可以直接作为另一个进程的输入。
在Unix/Linux系统中，使用pipe()系统调用创建一个管道，典型的管道用法是通过fork()系统调用创建一个子进程，其中一个进程通过管道向另一个进程传递数据。
2. 共享内存（Shared Memory）共享内存是一种进程间通信的高效机制，它允许多个进程访问同一个内存区域，从而实现数据的共享。
在操作系统中，使用共享内存可以显著提高进程间通信的速度。
常见的共享内存接口包括shmget、shmat和shmdt等。
3. 消息队列（Message Queue）消息队列是一种进程间通信的方式，它通过在消息队列中传递和接收消息来实现进程间的数据交换。
在操作系统中，消息队列常用于解决生产者-消费者问题，其中一个进程将数据发送到消息队列，另一个进程从消息队列中接收数据。
4. 套接字（Socket）套接字是一种进程间通信的通用机制，它允许不同计算机上的进程通过网络进行通信。
套接字可以进行不同类型的通信，包括面向连接的socket和面向无连接的socket。
在操作系统中，套接字常用于实现分布式系统和网络应用程序。
Shell脚本编写如何实现进程间同步和通信
Shell脚本编写如何实现进程间同步和通信Shell脚本是一种在Unix系统下进行脚本程序设计的一种语言。
它可以用来执行一系列的命令来完成特定任务。
在编写Shell脚本时，有时候需要实现进程间的同步和通信，以确保多个进程之间的协作和互动。
本文将介绍如何使用Shell脚本来实现进程间的同步和通信。
一、进程间同步的方法1. 文件锁定（File Locking）文件锁定是一种进程间同步的方法，它通过对共享文件进行锁定来实现进程之间的同步。
在Shell脚本中，可以使用`flock`命令来进行文件锁定。
下面是一个简单的示例：```bash#!/bin/bash# 创建一个锁文件lock_file=/tmp/lock_file# 锁定文件exec 200>>"$lock_file"flock -n 200 || exit 1# 在锁定范围内执行需要同步的代码# ...# 解锁文件flock -u 200```在上面的示例中，我们通过创建一个文件作为锁文件，并使用`flock`命令对该文件进行锁定。
只有获取到锁的进程才能执行后续的代码，其他进程将会被阻塞。
在执行完需要同步的代码后，使用`flock -u`命令来解锁文件。
2. 信号量（Semaphore）信号量是一种进程间同步的方法，它主要用于控制对共享资源的访问。
在Shell脚本中，可以使用`kill`命令来发送信号。
下面是一个简单的示例：```bash#!/bin/bash# 创建一个信号量semaphore_file=/tmp/semaphore_fileecho 1 > "$semaphore_file"# 获取信号量while true; doif ln "$semaphore_file" "$semaphore_file.lock" 2>/dev/null; thenbreakelsesleep 1fidone# 在信号量获得之后执行需要同步的代码# ...# 释放信号量rm -f "$semaphore_file.lock"```在上面的示例中，我们通过创建一个文件来充当信号量，使用`ln`命令来创建一个文件链接。
多媒体通信技术第3章多媒体通信同步
② 对于第m帧, 先读入第m帧音频数据, 然后检测第m-1 的音频是否播完。
③ 如果已经播放完, 则说明音频段比一帧图像演示得快, 需 要跳过下一帧图像。 这时只需播放第m帧音频段, 而不必播放图 像帧。 计数器增值后返回到第②步, 继续播放后续的帧。
第3章 多媒体通信同步
④ 如果第m-1帧音频段未播放完, 则把第m帧音频数据存放 到音频输出队列中, 使其自动连续播放, 然后读入并显示第m帧 图像。 计数器增值后返回到第②步, 继续播放后续的帧。
这种基于同步标记的描述法的共同点是将各个媒体流映射到 一个逻辑时间轴上, 赋予每个媒体单元一个时戳(Timestamp), 以此 来标识媒体单元相对于逻辑时间轴起始点的时域位置。逻辑时间 轴的单位应小于最小媒体单元的持续时间, 从而使同一媒体中两 个不同的媒体单元的时戳相异。在媒体表现过程中, 具有相同时 戳的媒体单元同步播放。
第3章 多媒体通信同步
3.1 引 言
多媒体对象的同步关系抽象为以下两种类型:
(1) 媒体内的时间关系即流内同步, 主要是保证单个媒体流之间 的简单时态关系, 也就是按一定的时间要求传送每一个媒体对象, 其表现为媒体流的连续性, 以满足人类感知上的要求。 流内同步 的复杂性不仅和单个媒体的种类有关, 而且和分布式系统提供的 服务质量（Quality of Service, QoS）有关。 同时, 也和源端和目 的端操作系统的实时性有关。
·Action.Interstream Synchronize: 按所希望的同步策略实现 流间同步机制。
第3章 多媒体通信同步 1. 流内同步 (1) 中断同步 (2) 受限中断同步
图 3.2 流内同步机制 (a) 中断同步； (b) 受限中断同步
第3章 多媒体通信同步 2.
③ 如果已经播放完, 则说明音频段比一帧图像演示得快, 需 要跳过下一帧图像。 这时只需播放第m帧音频段, 而不必播放图 像帧。 计数器增值后返回到第②步, 继续播放后续的帧。
第3章 多媒体通信同步
④ 如果第m-1帧音频段未播放完, 则把第m帧音频数据存放 到音频输出队列中, 使其自动连续播放, 然后读入并显示第m帧 图像。 计数器增值后返回到第②步, 继续播放后续的帧。
这种基于同步标记的描述法的共同点是将各个媒体流映射到 一个逻辑时间轴上, 赋予每个媒体单元一个时戳(Timestamp), 以此 来标识媒体单元相对于逻辑时间轴起始点的时域位置。逻辑时间 轴的单位应小于最小媒体单元的持续时间, 从而使同一媒体中两 个不同的媒体单元的时戳相异。在媒体表现过程中, 具有相同时 戳的媒体单元同步播放。
第3章 多媒体通信同步
3.1 引 言
多媒体对象的同步关系抽象为以下两种类型:
(1) 媒体内的时间关系即流内同步, 主要是保证单个媒体流之间 的简单时态关系, 也就是按一定的时间要求传送每一个媒体对象, 其表现为媒体流的连续性, 以满足人类感知上的要求。 流内同步 的复杂性不仅和单个媒体的种类有关, 而且和分布式系统提供的 服务质量（Quality of Service, QoS）有关。 同时, 也和源端和目 的端操作系统的实时性有关。
·Action.Interstream Synchronize: 按所希望的同步策略实现 流间同步机制。
第3章 多媒体通信同步 1. 流内同步 (1) 中断同步 (2) 受限中断同步
图 3.2 流内同步机制 (a) 中断同步； (b) 受限中断同步
第3章 多媒体通信同步 2.
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－(n－20) ≤ mutex ≤ 20 其物理含义是：
当mutex=20时，表示售票厅内没有购票者进入，20个窗口都是 空闲的，表示可用资源个数；
当mutex=0时，表示售票厅内已经进入了20个购票者，每个窗口 都被分配，没有等待的购票者，可用资源为0； 当mutex=－(n－20)时，表示一共有n个购票者，其中20个购票者 已经进入厅内，分别占有一个窗口，还有n－20个购票者在厅 外等待，绝对值表示等待进程个数。
互斥问题举例3
某车站售票厅有20个窗口，任何时刻最多可容 纳20名购票者进入，当售票厅中少于20名购票 者时，则厅外的购票者可立即进入，否则需在 厅外等待。若把一个购票者看作一个进程，请 用P、V操作管理这些并发进程，要求如下： ⑴．在主函数中给出信号量的定义和初值。 ⑵．给出一个购票者进程的算法。 ⑶．给出当购票者最多不超过n (设n>20)个时， 信号量可能的变化范围。
③（有化验结果）继续诊病
27
对于化验员的操作步骤：
①等化验单 ②（有化验单时）进行化验
（未化验的化验单少一个）
③出化验结果（化验结果多一个）
④等待下一化验单
28
需要两个信号量 s1: 表示化验结果是否出来,初值为0. s2：表示医生是否开化验单，初值为0.
程序描述
main( )
{
int s1 =0；
48
49
它们之间满足：
① 消费者想接收数据时，有界缓冲区中至少有 一个单元是满的；
② 生产者想发送数据时，有界缓冲区中至少有 一个单元是空的。 生产者-消费者问题是同步关系
50
当有进程在写数据时（如生产者进程）则同
时不允许对该缓冲区进行读操作（如消费者
进程）。 故有界缓冲区是临界资源，进程必须互斥访 问。 生产者-消费者问题同时也具有互斥关系
51
设信号量 mutex：用于访问缓冲区时的互斥，初值是1 empty ：为生产者进程的私用信号量，表示有 界缓冲区中的空单元数，初值为n； full： 为消费者进程的私用信号量，表示缓冲 区中非空单元数，初值为0 。
V（mutex）；
15
如果有n个终端，则mutex信号量的取值范围为：
－（n－1）≤mutex≤1 其物理含义为： 当机票数空闲时，mutex=1。 当有一个终端进入，对机票进行处理，其它终端进 程还没有到来时，mutex=0。 当所有终端进程都到来，且有一个正在对机票进行 处理时， mutex= －（ n － 1 ）。它表示有 n － 1 个 进程在等待队列上等待。
18
分析
共享临界资源：20个同类的售票窗口 先来者先进入
算法描述
⑴．主函数算法： main() { int mutex=20; cobegin P1(); … Pi();… Pn(); coend }
⑵．购票者i的算法： Pi() { P(mutex); 购票； V(mutex); }
⑶．信号量mutex的取值范围：
第3 章
进程同步与通信
●进程同步与互斥
本章要点
●经典进程同步问题
●AND信号量 ●管程
●进程通信
进程同步的基本概念
●同步：指多个进程中发生的事件存在着某种时
序关系，它们必须按规定时序执行，以共同完成 一项任务 。 ●互斥：多个进程不能同时使用同一资源。 ●临界资源：某段时间内仅允许一个进程使用的 资源。 ●临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码。
/* 唤醒阻塞进程，将其从等待队列s.queue 取出，投入就绪队列*/
}
V操作
对于化验员的操作步骤：
test { P(s2); 化验…
出化验结果…
V(s1); }
35
对于医生的操作步骤： doctor {
给病人看病…
V(s2);
P(s1);
继续诊病… }
36
同步进程举例2
Pc
Pp
buffer
种信号量为私用信号量。
互斥时使用的是公用信号量 返回
45
用P,V原语操作实现同步
用P,V原语操作实现进程同步的方法：
①为各并发进程设置私用信号量 ②为私用信号量赋初值 ③利用 P,V 原语和私用信号量规定各进程
的执行顺序。
返回
46
●
3.2经典进程同步问题
●生产者——消费者问题 ●读者——写者问题 Nhomakorabea返回
42
同步的定义 异步环境下，一组并发进程，因直 接制约而互相发送消息而进行相互 合作，互相等待，使得各进程按一
定的速度执行的过程称为进程间同
步。
返回
43
合作进程：具有同步关系的一组
并发进程称为合作进程。 消息：合作进程间互相发送的信
号称为消息或事件。
返回
44
私用信号量 把进程间发送的消息看作信号量，则这种 信号量只与制约进程及被制约进程有关而 不是整组并发进程有关(如进程互斥)，称这
12
思考： n个并发进程，共享m个共享资源：
mutex的取值范围为？
13
互斥问题举例2 [ 例] 假设某飞机定票系统在 t0时刻有 A、 B 、 C、 D四个终端程 序同时都要对机票库中的某航班当前剩余票数 X 进行操作。 如果每个终端程序的当前定票需求为 N，并对共享变量X进行 如下操作：
在机票数据库中取出当前剩余票数X； 判断X>0（有票吗）？ 如果有， X≥N（票够吗）？ 如果够，则出票（打印票据）； X＝X－N（修改剩余票数）； 将X回写到数据库中；
●哲学家进餐问题
●打磕睡的理发师问题
生产者-消费问题
消费者：系统中使用某一类资源的进程称为 该资源的消费者。 生产者：释放同类资源的进程称为该资源的 生产者。
计算进程和打印进程共享缓冲区的例子中， 计算进程把数据送入缓冲区， 打印进程从缓冲区中取数据， 则计算进程可看作数据资源的生产者， 打印进程可看作是消费者。
P2: while (1){ P(mutex); 临界区 V(mutex); 剩余区; };
互斥进程举例1－两个进程共享一台打印机 设信号量print代表打印机，初值为1. pa() int main(void) { { P(print); int print=1; 使用打印机 V(print); cobegin } pa(); pb(); pb() coend { } P(print); print=1 表示没有进程使用打印机 使用打印机 print=0 表示一个进程在用，没有进程等待 V(print); print=-1 表示一个进程在用，另一个在等待 }
继续诊病… }
32
信号灯的PV操作
void wait(semaphore s) { s.value = s.value - 1; if (s.value < 0) block(s.queue);
/* 将进程阻塞，并将其投入等待队列s.queue */
}
P操作
信号灯的PV操作
void signal(semaphore s) { s.value = s.value + 1; if (s.value <= 0) wackup(s.queue);
7
信号灯的PV操作
void signal(semaphore s) { s.value = s.value + 1; if (s.value <= 0) wackup(s.queue);
/* 唤醒阻塞进程，将其从等待队列s.queue 取出，投入就绪队列*/
}
V操作
用信号灯解决互斥问题
semaphore mutex=1; P1: while (1){ P(mutex); 临界区; V(mutex); 剩余区; };
结论：
当mutex≥0时其值表示可用资源个数； 当mutex＜0时其绝对值表示等待进程的个数。
思考： n个并发进程，共享m个共享资源：
mutex的取值范围为？
22
答
同一类资源：
– m-n ≤ mutex ≤ m
不同类资源：
– 需要m个mutex – 1-n ≤ mutex ≤ 1
同步进程举例 直接制约 同步定义 私用信号量 PV原语实现进程同步 生产者－消费者问题 哲学家进餐问题
10
信号量可能的取值范围 假设有 N 个并发进程共用一台打印机，设 互斥信号量mutex的初值为1，则：
信号量mutex代表什么？
mutex的取值范围为多少？ mutex的值分别代表什么含义？
11
N个并发进程，互斥信号量mutex的初值为1： mutex的取值范围为：1～-(N-1) 1 ：表示没有进程进入临界区。有一个资源，无 进程等待； 0：表示有1个进程进入临界区。无资源，无进程 等待； -i ：表示 1 个进程进入 临界区 。无资源，且有 i (i<=N-1)个进程等待进入。
/* 将进程阻塞，并将其投入等待队列s.queue */
}
P操作
V操作：释放资源操作
① sem加1
② 若 sem 加 1 后结果大于 1 ，则 V 停止操作，该进程返回调用处 ，继续执行；
③ 若sem加1后小于或等于零，则 该进程转就绪队列，同时进程 调度选取一个等待队列中的进 程转运行或就绪。
P,V操作必须用原语实现。
int s2 =1； cobegin doctor( )；test( )； coend
}
对于化验员的操作步骤： test { wait(化验单);
化验…
出化验结果… signal(有化验结果); }
31
对于医生的操作步骤： doctor {
给病人看病…
signal(化验单);
wait(化验结果);
Pp: B:wait(buffull) 打印buf中的数据 清除buf中的数据 buffullfalse signal(bufempty) Goto B
当mutex=20时，表示售票厅内没有购票者进入，20个窗口都是 空闲的，表示可用资源个数；
当mutex=0时，表示售票厅内已经进入了20个购票者，每个窗口 都被分配，没有等待的购票者，可用资源为0； 当mutex=－(n－20)时，表示一共有n个购票者，其中20个购票者 已经进入厅内，分别占有一个窗口，还有n－20个购票者在厅 外等待，绝对值表示等待进程个数。
互斥问题举例3
某车站售票厅有20个窗口，任何时刻最多可容 纳20名购票者进入，当售票厅中少于20名购票 者时，则厅外的购票者可立即进入，否则需在 厅外等待。若把一个购票者看作一个进程，请 用P、V操作管理这些并发进程，要求如下： ⑴．在主函数中给出信号量的定义和初值。 ⑵．给出一个购票者进程的算法。 ⑶．给出当购票者最多不超过n (设n>20)个时， 信号量可能的变化范围。
③（有化验结果）继续诊病
27
对于化验员的操作步骤：
①等化验单 ②（有化验单时）进行化验
（未化验的化验单少一个）
③出化验结果（化验结果多一个）
④等待下一化验单
28
需要两个信号量 s1: 表示化验结果是否出来,初值为0. s2：表示医生是否开化验单，初值为0.
程序描述
main( )
{
int s1 =0；
48
49
它们之间满足：
① 消费者想接收数据时，有界缓冲区中至少有 一个单元是满的；
② 生产者想发送数据时，有界缓冲区中至少有 一个单元是空的。 生产者-消费者问题是同步关系
50
当有进程在写数据时（如生产者进程）则同
时不允许对该缓冲区进行读操作（如消费者
进程）。 故有界缓冲区是临界资源，进程必须互斥访 问。 生产者-消费者问题同时也具有互斥关系
51
设信号量 mutex：用于访问缓冲区时的互斥，初值是1 empty ：为生产者进程的私用信号量，表示有 界缓冲区中的空单元数，初值为n； full： 为消费者进程的私用信号量，表示缓冲 区中非空单元数，初值为0 。
V（mutex）；
15
如果有n个终端，则mutex信号量的取值范围为：
－（n－1）≤mutex≤1 其物理含义为： 当机票数空闲时，mutex=1。 当有一个终端进入，对机票进行处理，其它终端进 程还没有到来时，mutex=0。 当所有终端进程都到来，且有一个正在对机票进行 处理时， mutex= －（ n － 1 ）。它表示有 n － 1 个 进程在等待队列上等待。
18
分析
共享临界资源：20个同类的售票窗口 先来者先进入
算法描述
⑴．主函数算法： main() { int mutex=20; cobegin P1(); … Pi();… Pn(); coend }
⑵．购票者i的算法： Pi() { P(mutex); 购票； V(mutex); }
⑶．信号量mutex的取值范围：
第3 章
进程同步与通信
●进程同步与互斥
本章要点
●经典进程同步问题
●AND信号量 ●管程
●进程通信
进程同步的基本概念
●同步：指多个进程中发生的事件存在着某种时
序关系，它们必须按规定时序执行，以共同完成 一项任务 。 ●互斥：多个进程不能同时使用同一资源。 ●临界资源：某段时间内仅允许一个进程使用的 资源。 ●临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码。
/* 唤醒阻塞进程，将其从等待队列s.queue 取出，投入就绪队列*/
}
V操作
对于化验员的操作步骤：
test { P(s2); 化验…
出化验结果…
V(s1); }
35
对于医生的操作步骤： doctor {
给病人看病…
V(s2);
P(s1);
继续诊病… }
36
同步进程举例2
Pc
Pp
buffer
种信号量为私用信号量。
互斥时使用的是公用信号量 返回
45
用P,V原语操作实现同步
用P,V原语操作实现进程同步的方法：
①为各并发进程设置私用信号量 ②为私用信号量赋初值 ③利用 P,V 原语和私用信号量规定各进程
的执行顺序。
返回
46
●
3.2经典进程同步问题
●生产者——消费者问题 ●读者——写者问题 Nhomakorabea返回
42
同步的定义 异步环境下，一组并发进程，因直 接制约而互相发送消息而进行相互 合作，互相等待，使得各进程按一
定的速度执行的过程称为进程间同
步。
返回
43
合作进程：具有同步关系的一组
并发进程称为合作进程。 消息：合作进程间互相发送的信
号称为消息或事件。
返回
44
私用信号量 把进程间发送的消息看作信号量，则这种 信号量只与制约进程及被制约进程有关而 不是整组并发进程有关(如进程互斥)，称这
12
思考： n个并发进程，共享m个共享资源：
mutex的取值范围为？
13
互斥问题举例2 [ 例] 假设某飞机定票系统在 t0时刻有 A、 B 、 C、 D四个终端程 序同时都要对机票库中的某航班当前剩余票数 X 进行操作。 如果每个终端程序的当前定票需求为 N，并对共享变量X进行 如下操作：
在机票数据库中取出当前剩余票数X； 判断X>0（有票吗）？ 如果有， X≥N（票够吗）？ 如果够，则出票（打印票据）； X＝X－N（修改剩余票数）； 将X回写到数据库中；
●哲学家进餐问题
●打磕睡的理发师问题
生产者-消费问题
消费者：系统中使用某一类资源的进程称为 该资源的消费者。 生产者：释放同类资源的进程称为该资源的 生产者。
计算进程和打印进程共享缓冲区的例子中， 计算进程把数据送入缓冲区， 打印进程从缓冲区中取数据， 则计算进程可看作数据资源的生产者， 打印进程可看作是消费者。
P2: while (1){ P(mutex); 临界区 V(mutex); 剩余区; };
互斥进程举例1－两个进程共享一台打印机 设信号量print代表打印机，初值为1. pa() int main(void) { { P(print); int print=1; 使用打印机 V(print); cobegin } pa(); pb(); pb() coend { } P(print); print=1 表示没有进程使用打印机 使用打印机 print=0 表示一个进程在用，没有进程等待 V(print); print=-1 表示一个进程在用，另一个在等待 }
继续诊病… }
32
信号灯的PV操作
void wait(semaphore s) { s.value = s.value - 1; if (s.value < 0) block(s.queue);
/* 将进程阻塞，并将其投入等待队列s.queue */
}
P操作
信号灯的PV操作
void signal(semaphore s) { s.value = s.value + 1; if (s.value <= 0) wackup(s.queue);
7
信号灯的PV操作
void signal(semaphore s) { s.value = s.value + 1; if (s.value <= 0) wackup(s.queue);
/* 唤醒阻塞进程，将其从等待队列s.queue 取出，投入就绪队列*/
}
V操作
用信号灯解决互斥问题
semaphore mutex=1; P1: while (1){ P(mutex); 临界区; V(mutex); 剩余区; };
结论：
当mutex≥0时其值表示可用资源个数； 当mutex＜0时其绝对值表示等待进程的个数。
思考： n个并发进程，共享m个共享资源：
mutex的取值范围为？
22
答
同一类资源：
– m-n ≤ mutex ≤ m
不同类资源：
– 需要m个mutex – 1-n ≤ mutex ≤ 1
同步进程举例 直接制约 同步定义 私用信号量 PV原语实现进程同步 生产者－消费者问题 哲学家进餐问题
10
信号量可能的取值范围 假设有 N 个并发进程共用一台打印机，设 互斥信号量mutex的初值为1，则：
信号量mutex代表什么？
mutex的取值范围为多少？ mutex的值分别代表什么含义？
11
N个并发进程，互斥信号量mutex的初值为1： mutex的取值范围为：1～-(N-1) 1 ：表示没有进程进入临界区。有一个资源，无 进程等待； 0：表示有1个进程进入临界区。无资源，无进程 等待； -i ：表示 1 个进程进入 临界区 。无资源，且有 i (i<=N-1)个进程等待进入。
/* 将进程阻塞，并将其投入等待队列s.queue */
}
P操作
V操作：释放资源操作
① sem加1
② 若 sem 加 1 后结果大于 1 ，则 V 停止操作，该进程返回调用处 ，继续执行；
③ 若sem加1后小于或等于零，则 该进程转就绪队列，同时进程 调度选取一个等待队列中的进 程转运行或就绪。
P,V操作必须用原语实现。
int s2 =1； cobegin doctor( )；test( )； coend
}
对于化验员的操作步骤： test { wait(化验单);
化验…
出化验结果… signal(有化验结果); }
31
对于医生的操作步骤： doctor {
给病人看病…
signal(化验单);
wait(化验结果);
Pp: B:wait(buffull) 打印buf中的数据 清除buf中的数据 buffullfalse signal(bufempty) Goto B