同步、通信、死锁

基础概念

竞争资源引起两个问题

死锁：因资源竞争陷入永远等待的状态

饥饿：一个可运行程序由于其他进程总是优先于它，而被调用程序总是无限期地拖延而不能执行

进程互斥：若干进程因相互争夺独占型资源而产生的竞争关系

进程同步：我们把异步环境下的一组并发进程因直接制约而互相发送消息而进行互相合作、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的同步

临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码

临界资源：一次仅供一个进程使用的资源。

原语：由若干条机器指令所构成，用以完成特定功能的一段程序，为保证其操作的 正确性，它应当是原子操作，即原语是一个不可分割的操作

进程进入临界区的调度原则是什么？

1、一次至多只有一个进程进入临界区内执行

2、如果已有进程在临界区中，则其它所有试图进入临界区的进程必须等待

3、进入临界区的进程要在有限时间内退出，以便让等待队列中的一个进程进入

信号量和 PV 操作

信号量(Semaphore)：相当一个信号灯，表示状态，在多线程环境下使用的一种设施，是可以用来保证两个或多个关键代码段不被并发调用。

简述信号量的定义和作用。P、V操作原语是如何定义的？

定义：相当一个信号灯，表示状态，是在多线程环境下使用的一种设施，是可以用来保证两个或多个关键代码段不被并发调用。

用来解决进程同步互斥问题的机制，包括一个称为信号量的变量及对它进行的两个原语操作。

p操作和v操作是不可中断的程序段，称为原语。P,V原语中P是荷兰语的Passeren，相当于英文的pass, V是荷兰语的Verhoog,相当于英文中的incremnet。

具体定义如下：

P（S）：

①将信号量S的值减1，即S=S-1；

②如果S>=0，则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列。

V（S）：

①将信号量S的值加1，即S=S+1；

②如果S>0，则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。

管程

管程：代表共享资源的数据结构，以及由对该共享数据结构实施操作的一组过程所组成的资源管理程序，共同构成了一个操作系统的资源管理模块，我们称之为管程。

管程的属性：共享性、安全性、互斥性

管程和进程的区别：

（1）、管程所定义的是公用数据结构，而进程定义的是私有数据结构

（2）、管程把共享变量上的同步操作集中起来统一管理，而临界区却分散在每一个进程中

（3）、管程是为了解决进程共享资源的互斥而建立的，而进程是为了占有系统资源和实现系统并发性而引入的

（4）、管程被欲使用共享资源的所有 进程所调用，管程和调用它的进程不能并行；而进程之间能够并行工作，并发性是其固有的特性

（5）、管程可作为语言或者操作系统成分，不必创建或者撤销；而进程有生命周期，由创建而产生至撤销便消亡

进程通信

并发进程之间的交互必须满足两个基本要求：同步和通信

1. 高级进程通信有哪几类？各自是如何实现进程间通信的？
   消息或邮箱机制则无论接收进程是否已准备好接收消息，发送进程都将把所要发送的消息送入缓冲区或邮箱。这里，消息(message)是用来区别于命令(command)或指令(instruction)等用语的。除了表示所交换的数据传递大量信息之外，消息还具有两互相通信的进程地位平等的意思。
   消息缓冲机制,消息缓冲机制中所使用的缓冲区为公用缓冲区，

死锁

死锁：指多个进程因竞争二个资源造成的一种僵局，若无外力的作用，这些进程将永远不能再向前推进。

1. 计算机系统产生死锁的根本原因？

由于资源占用是互斥的，当某个进程提出申请资源后，使得有关进程在无外力协助下，永远分配不到必需的资源而无法继续运行，这就产生了一种特殊现象死锁。