操作系统进程的并发控制

操作系统第三章操作系统进程的并发控制思维导图，包括并发概述、信号量与PV操作、进程间消息传递、时间同步问题等内容。

进程并发控制

• 并发概述
  • 并发进程间的关系
    • 相关➡️共享资源
    • 无关
  • 时序错误：进程执行的速度不能由自己来控制
  • 临界区（程序段）：并发进程与共享变量有关的程序段
  • 临界资源（共享资源）：共享变量所代表的资源
  • 相关临界区：多个并发进程中涉及相同共享变量的那些程序段
• 信号量与PV操作
  • 信号量定义
    • 1、信号量s是一个整数
    • 2、当s>=0时代表可供并发进程使用的资源实体数；当s<=0时，则|s|表示正在等待使用资源实体的进程数
    • 3、除赋初值外，信号量仅能通过PV操作来访问
  • 信号量按用途分类
    • 公用信号量（互斥信号量）
    • 私有信号量（资源信号量）
  • PV操作
    • 约定P（s)和V（s)必须是两个不可被中断的过程
    • P (wait )操作:先让S.value- -,表示请求一资源不够则执行block原语，将当前进程加入该资源等待队列
    • V( signal)操作:让S.value ++,表示释放一资源若等待队列中有进程，则 wakeup原语唤醒一个
• 进程间消息传递
  • 消息传递的类型
    • 共享存储器系统
      • （1）基于共享数据结构的通信方式
      • （2）基于共享存储区的通信方式
    • 消息传递系统
      • （1）直接传递方式
      • （2）间接传递方式
    • 管道通信系统
• 管程
  • 引入目的
    • 为解决信号量机制偏程麻烦。因同步操作不当而死锁的问题
  • 组成
    • 管程的名称
    • 局部于管理的共享数据话构说明
    • 对该数据话构进行操作的一组过程
    • 对局部于管程的共享数据设置初始值的句
  • 特征
    • 管程把对共享资源的操作封装起来，进程只能调用管星提供的过程才能进入管程访问共享资源
    • 每次仅允许一个进程在管程内执行某个内部过程，从而实现进程互斥
• 时间同步问题
• 读者一写者问题
• 生产者一消费者问题
• 进程同步的基本概念
  • 步骤
    • 1. 流程分析（并发进程）
    • 2. 互斥分析
    • 3. 同步分析
    • 4. 算法设计（放ＰＶ）
  • 同步
    • 由并发性带来的异步问题，进程间需要协调工作先后况序、传递信息（合作）所生的直接制约关系
  • 互斥
    • 临界资源
      • 进入区
        • 检查是否可以进入临界区可进则需上锁
      • 临界区
        • 临界资源被动问的代码段
      • 退出区
        • 解锁
      • 剩余
        • 其余代码部分
    • 资源的互斥共享方式
      • 对临界资源的访问，需要互斥的进行，间接制约同一时间段只允许一个进程访问临界资源
    • 需要遵循的原则
      • 空闲让进
      • 忙则等待
      • 有限等待
      • 让权等待