Linux操作系统进程同步的几种方式及基本原理.pdf

" Linux操作系统进程同步的几种方式及基本原理" 摘要信息： Linux操作系统中，进程同步是指多个进程之间的合作和互斥，目的是为了避免由于并发执行而引起的错误和不一致。进程同步的方式有多种，包括信号量、管程、消息传递等。信号量是一种整数值，用于进程间传递信号，通过P操作和V操作来控制进程的阻塞和解除阻塞。管程是一个软件模块，包括一个或多个过程、一个初始化序列和局部数据，用于提供对同步的支持。消息传递是进程间传递消息的一种方式，通过send和receive原语来实现。 在进程同步中，互斥是指多个进程对公用资源的访问，需要确保该资源处于空闲状态。临界区是指不允许多个并发进程交叉执行的一段程序，临界资源是指一次只允许一个进程操作使用的计算机资源。为了实现互斥，可以采取加锁实现的方式，对临界区进行加锁处理，以避免多个进程同时访问公用资源。 详细信息： 1. 信号量 信号量是一种整数值，用于进程间传递信号。在信号量上只有三种操作可以进行：初始化、P操作和V操作，这三种操作都是原子操作。P操作（递减操作）可以用于阻塞一个进程，V操作（增加操作）可以用于解除阻塞一个进程。基本原理是两个或多个进程可以通过简单的信号进行合作，一个进程可以被迫在某一位置停止，直到它接收到一个特定的信号。该信号即为信号量s。为通过信号量s传送信号，进程可执行原语semSignal(s);为通过信号量s接收信号，进程可执行原语semWait(s);如果相应的信号仍然没有发送，则进程会被阻塞，直到发送完为止。 2. 管程 管程是一个软件模块，包括一个或多个过程、一个初始化序列和局部数据，用于提供对同步的支持。局部数据变量只能被管程的过程访问，任何外部过程都不能访问。一个进程通过调用管程的一个过程进入管程。在任何时候，只能有一个进程在管程中执行，调用管程的任何其他进程都被阻塞，以等待管程可用。管程通过使用条件变量提供对同步的支持，这些条件变量包含在管程中，并且只有在管程中才能被访问。 3. 消息传递 消息传递是进程间传递消息的一种方式，通过send和receive原语来实现。一个进程以消息的形式给另一个指定的目标进程发送消息；进程通过执行receive原语接收消息，receive原语中指明发送消息的源进程和消息。 4. 进程互斥 进程互斥是指多个进程对公用资源的访问，需要确保该资源处于空闲状态。在并发进程中，一个或多个进程要对公用资源进行访问时，必须确保该资源处于空闲状态，也就是说，在并发进程中，临界区只允许一个进程进入，而其他进程阻塞，等待该共享临界资源释放。 5. 互斥的实现 互斥的实现可以采取加锁实现的方式，对临界区进行加锁处理，以避免多个进程同时访问公用资源。lock(key[S])和Unlock(key([S]))均保持原子操作。系统实现时锁定位key[S]总是设置在公有资源所对应的数据结构中的。