《进程间同步互斥》由会员分享，可在线阅读，更多相关《进程间同步互斥（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Linux进程间同步互斥,同步与互斥,互斥：并发执行的进程共享某些类临界资源，对临界资源的访问应当采取互斥的机制。同步：并发执行的进程间通常存在相互制约的关系，进程必须遵循一定的规则来执行，同步机制可以协调相互制约的关系。,PV原语,PV原语通过操作信号量来处理进程间的同步与互斥的问题。其核心就是一段不可分割不可中断的程序。 P原语：P是荷兰语Proberen（测试）的首字母。为阻塞原语，负责把当前进程由运行状态转换为阻塞状态，直到另外一个进程唤醒它。 V原语：V是荷兰语Verhogen（增加）的首字母。为唤醒原语，负责把一个被阻塞的进程唤醒，它有一个参数表，存放着等待被唤醒的进程信息。,PV
2、原语的操作,P原语：申请一个空闲资源（把信号量减1），若成功，则退出；若失败，则该进程被阻塞；V原语：释放一个被占用的资源（把信号量加1），如果发现有被阻塞的进程，则选择一个唤醒之。,Linux 中的信号量,信号量的概念1965年由著名的荷兰计算机科学家Dijkstra提出，其基本思路是用一种新的变量类型（semaphore）来记录当前可用资源的数量。linux 中的信号量是一个整数 大于或等于0 时代表可供并发进程使用的资源实体数； 小于0 时代表正在等待使用临界区的进程数； 用于互斥的信号量初始值应大于0，即空闲资源总数； 由操作系统来维护的，用户进程只能通过初始化和两个标准原语（P、V原
3、语）来访问；,信号量元素组成：,1、表示信号量元素的值； 2、最后操作信号量元素的进程ID； 3、等待信号量元素值+1 的进程数； 4、等待信号量元素值为0 的进程数；,Linux 中的信号量的主要函数,（1）创建信号量 int semget(key_t key,int nSemes,int flag) （2）控制信号量 semctl(int semid,int semnum,int cmd, /*union senum arg */) （3）对信号量 +1 或 -1 或测试是否为0 int semop(int semid,struct sembuf *sops, unsigned short
4、 nsops ),（1）创建信号量,int semget( key_t key,/标识信号量的关键字 int nSemes,/信号量集中元素个数 int flag/IPC_CREAT；IPC_EXCL 只有在信号量集不存在时创建 )作用：创建一个新的信号量或取得一个已有信号量的键 成功：返回信号量句柄 失败：返回-1,（2）控制信号量,semctl( int semid,/信号量集的句柄 int semnum,/信号量集的元素数 int cmd,/命令 /*union senum arg */./ )允许我们直接控制信号量 成功：返回相应的值 失败：返回-1,命令cmd 参数详细说明:,IPC
5、_RMID 删除一个信号量 IPC_EXCL 只有在信号量集不存在时创建 IPC_SET 设置信号量的许可权 SETVAL 设置指定信号量的元素的值为 agc.val GETVAL 获得一个指定信号量的值 GETPID 获得最后操纵此元素的最后进程ID GETNCNT 获得等待元素变为1 的进程数 GETZCNT 获得等待元素变为0 的进程数,（3）对信号量 +1 或 -1 或测试是否为0,int semop( int semid, struct sembuf *sops, /指向元素操作数组 unsigned short nsops /数组中元素操作的个数 )改变信号量的值,struct s
6、embuf short sem_num; short sem_op; short sem_flg; 第一个参数：信号量编号，一般为0 第二个参数：信号量在一次操作中需要改变的数值，通常会用到两个值，一个是-1，也就是P操作，它等待信号量变为可用；一个是+1，也就是V操作 第三个参数：通常被职位SEM_UNDO。将使得系统跟踪当前进程对这个信号量的修改情况,代表问题,生产者消费者问题：把并发进程的同步互斥问题一般化，得到一个模型，即生产者-消费者问题。把计算系统中使用某一类资源的进程称为该资源的消费者，而把释放同类资源的进程称为该资源的生产者。,生产者-消费者问题,长度为n的缓冲区（n0）,一群
7、生产者P1， P2， Pm和一群消费者C1, C2, Ck,生产者、消费者进程,producer（生产者进程）： Item_Type item; while (true) p(empty); p(mutex); 送数据如缓冲区某单元 v(mutex); v(full); ,consumer（消费者进程）： Item_Type item; while (true) p(full); p(mutex); 取缓存区中某单元数据v(mutex); v(empty); ,实验内容,编程使用 Linux 中的信号量完成操作系统中的生产者消费者问题：本程序有一个生产者进程，有两个消费者进程。生产者产生1-2
8、0 的20 个数。两个消费者从共享内存中取数。,mmap,功能：将一个文件或者其它对象映射进内存。 用法： #include void *mmap(void *start, size_t length, int prot, int flags,int fd, off_t offset)；,mmap()参数,start：映射区的开始地址。 length：映射区的长度。 prot：期望的内存保护标志，不能与文件的打开模式冲突。是书上的某个值，可以通过or运算合理地组合在一起 flags：指定映射对象的类型，映射选项和映射页是否可以共享。它的值可以是一个或者多个位的组合体 fd：有效的文件描述词。如果MAP_ANONYMOUS被设定，为了兼容问题，其值应为-1。 offset：被映射对象内容的起点。,作业,增加一个生产者，即两个生产者，两个消费者，怎么协调。,
