作業系統 第六章 程序同步

2021-08-19 22:40:07 字數 2073 閱讀 5758

實驗:經典同步問題之讀者寫者問題

關於前面討論過的共享記憶體問題,為了讓它能夠儲存buffersize個元素,我們修改其**,如下。

生產者:

while (true)
消費者:

while (true)
乍一看,消費者和生產者**都正確,但是當這兩段**併發執行的時候就有問題了。併發時,兩個程序會同時操作counter.這就會導致競爭條件。從而出現錯誤。為了避免這樣的錯誤,同一時間我們只能允許乙個程序操作counter。

臨界區就是乙個**段,在這部分**段中,會改變共同變數、共同表等東西。所以我們需要有這樣乙個機制,用來保證乙個程序進入臨界區,沒有其他程序被允許在臨界區內執行。

每個程序必須請求進入其臨界區,實現這一請求的**段稱為進入區臨界區之後可有退出區。其他**·段稱為剩餘區

臨界區問題的解答必須滿足以下三個要求:

有兩種辦法解決作業系統內的臨界區問題:搶占核心非搶占核心

非搶占核心比較簡單,因為同一時刻只有乙個程序在核心模式,不會發生競爭條件。而搶占核心就不同了。

boolean testandset(boolean *target)
使用testandset的互斥實現:將lock初始化為false.

dowhile(true);
void swap(boolean *a, boolean* b)

實現互斥的方法如下:其中key為區域性變數:,lock為全域性變數,初始化為false。

dowhile(true);
boolean waiting[n];

boolean lock;

演算法如下:

do while (true);
解析:

上述演算法在執行過程中,當waiting[i]和key有乙個為假時才會進入臨界區,也就是說,第乙個到達的程序進去以後lock馬上變為真,那麼其他程序必須等待,當已經進去的程序完成任務以後,他會去查詢乙個正在等待進入臨界區的程序,如果此時只有乙個程序,那麼將lock釋放,允許進入。如果找到了乙個正在等待進入臨界區的程序,那麼將它的waiting置為false,它就可以進去了。

wait()signal()

其定義如下:

wait(s)

signal(s)

上述兩條語句都是原子語句。每句必須不可分的執行。

互斥鎖的實現:

mutex初始化為1。

dowhile(true);
這裡定義的訊號量主要的缺點是忙等待。就是說當乙個程序位於其臨界區內時,其他程序必須在其進入**中連續迴圈,來等待訊號量。忙等待浪費了cpu時鐘。

這種訊號量也稱為自旋鎖。自旋鎖有其優點,不需要進行上下文切換,由於上下文切換會花費大量時間,所以在等待時間較短時,自旋鎖節省了大量上下文切換的時間。自旋鎖在多處理器系統中比較常用,乙個程序阻塞,其他程序可在臨界區內執行。

為了克服忙等待,設定乙個鍊錶,當乙個程序在迴圈等待時,將其加入等待佇列。

具體實現如下:

定義乙個結構體:

typedef struct samephore;

wait(samephore * s)

}signal(samephore *s)

}

block()是掛起呼叫它的操作。

wakeup(p)是重新喚起阻塞程序p的執行。

這種實現中訊號量的值可以為負,此時它的絕對值表示等待訊號量的程序的個數。

裡面有實驗報告和原始碼,直接戳這裡

作業系統概念(第七版) 第六章 程序同步

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