操作系統(tǒng)進(jìn)程線程同步的方式和機(jī)制,進(jìn)程間通信

1、操作系統(tǒng)：進(jìn)程/線程同步的方式和機(jī)制，進(jìn)程間通信一、進(jìn)程/線程間同步機(jī)制。臨界區(qū)、互斥區(qū)、事件、信號(hào)量四種方式臨界區(qū)(CriticalSection)、互斥量(Mutex)、信號(hào)量(Semaphore)、事件(Event)的區(qū)別1、臨界區(qū)：通過對(duì)多線程的串行化來訪問公共資源或一段代碼，速度快，適合控制數(shù)據(jù)訪問。在任意時(shí)刻只允許一個(gè)線程對(duì)共享資源進(jìn)行訪問，如果有多個(gè)線程試圖訪問公共資源，那么在有一個(gè)線程進(jìn)入后，其他試圖訪問公共資源的線程將被掛起，并一直等到進(jìn)入臨界區(qū)的線程離開，臨界區(qū)在被釋放后，其他線程才可以搶占。2、互斥量：采用互斥對(duì)象機(jī)制。只有擁有互斥對(duì)象的線程才有訪問公共資源的權(quán)限，因?yàn)榛?/p>

2、斥對(duì)象只有一個(gè)，所以能保證公共資源不會(huì)同時(shí)被多個(gè)線程訪問。互斥不僅能實(shí)現(xiàn)同一應(yīng)用程序的公共資源安全共享，還能實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用程序的公共資源安全共享.互斥量比臨界區(qū)復(fù)雜。因?yàn)槭褂没コ獠粌H僅能夠在同一應(yīng)用程序不同線程中實(shí)現(xiàn)資源的安全共享，而且可以在不同應(yīng)用程序的線程之間實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的安全共享。3、信號(hào)量：它允許多個(gè)線程在同一時(shí)刻訪問同一資源，但是需要限制在同一時(shí)刻訪問此資源的最大線程數(shù)目.信號(hào)量對(duì)象對(duì)線程的同步方式與前面幾種方法不同，信號(hào)允許多個(gè)線程同時(shí)使用共享資源，這與操作系統(tǒng)中的PV操作相同。它指出了同時(shí)訪問共享資源的線程最大數(shù)目。它允許多個(gè)線程在同一時(shí)刻訪問同一資源，但是需要限制在同一時(shí)刻訪問此資

3、源的最大線程數(shù)目。PV操作及信號(hào)量的概念都是由荷蘭科學(xué)家E.W.Dijkstra提出的。信號(hào)量S是一個(gè)整數(shù)，S大于等于零時(shí)代表可供并發(fā)進(jìn)程使用的資源實(shí)體數(shù)，但S小于零時(shí)則表示正在等待使用共享資源的進(jìn)程數(shù)。P操作申請(qǐng)資源：(1)S減1;(2)若S減1后仍大于等于零，則進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行；(3)若S減1后小于零，則該進(jìn)程被阻塞后進(jìn)入與該信號(hào)相對(duì)應(yīng)的隊(duì)列中，然后轉(zhuǎn)入進(jìn)程調(diào)度。V操作釋放資源：(1)S力口1;(2)若相加結(jié)果大于零，則進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行；(3)若相加結(jié)果小于等于零，則從該信號(hào)的等待隊(duì)列中喚醒一個(gè)等待進(jìn)程，然后再返回原進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行或轉(zhuǎn)入進(jìn)程調(diào)度。4、事件：通過通知操作的方式來保持線程的同步，還可以方

4、便實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)線程的優(yōu)先級(jí)比較的操作.總結(jié)：1 .互斥量與臨界區(qū)的作用非常相似，但互斥量是可以命名的，也就是說它可以跨越進(jìn)程使用。所以創(chuàng)建互斥量需要的資源更多，所以如果只為了在進(jìn)程內(nèi)部是用的話使用臨界區(qū)會(huì)帶來速度上的優(yōu)勢并能夠減少資源占用量。因?yàn)榛コ饬渴强邕M(jìn)程的互斥量一旦被創(chuàng)建，就可以通過名字打開它。2 .互斥量(Mutex)，信號(hào)燈(Semaphore),事件(Event)都可以被跨越進(jìn)程使用來進(jìn)行同步數(shù)據(jù)操作，而其他的對(duì)象與數(shù)據(jù)同步操作無關(guān)，但對(duì)于進(jìn)程和線程來講，如果進(jìn)程和線程在運(yùn)行狀態(tài)則為無信號(hào)狀態(tài)，在退出后為有信號(hào)狀態(tài)。所以可以使用WaitForSingleObject來等待進(jìn)程和線程退

5、出。3 .通過互斥量可以指定資源被獨(dú)占的方式使用，但如果有下面一種情況通過互斥量就無法處理，比如現(xiàn)在一位用戶購買了一份三個(gè)并發(fā)訪問許可的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可以根據(jù)用戶購買的訪問許可數(shù)量來決定有多少個(gè)線程/進(jìn)程能同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫操作，這時(shí)候如果利用互斥量就沒有辦法完成這個(gè)要求，信號(hào)燈對(duì)象可以說是一種資源計(jì)數(shù)器。二、進(jìn)程間通信方式由于比較容易混淆，我們把進(jìn)程間通信方法也列在這里做比較。程間通信就是在不同進(jìn)程之間傳播或交換信息，那么不同進(jìn)程之間存在著什么雙方都可以訪問的介質(zhì)呢？進(jìn)程的用戶空間是互相獨(dú)立的，一般而言是不能互相訪問的，唯一的例外是共享內(nèi)存區(qū)。但是，系統(tǒng)空間卻是公共場所”，所以內(nèi)核顯然可以提供這樣

6、的條件。除此以外，那就是雙方都可以訪問的外設(shè)了。在這個(gè)意義上，兩個(gè)進(jìn)程當(dāng)然也可以通過磁盤上的普通文廣義上這也是件交換信息，或者通過注冊(cè)表”或其它數(shù)據(jù)庫中的某些表項(xiàng)和記錄交換信息。進(jìn)程間通信的手段，但是一般都不把這算作進(jìn)程間通信”。因?yàn)槟切┩ㄐ攀侄蔚男侍土?，而人們?duì)進(jìn)程間通信的要求是要有一定的實(shí)時(shí)性。進(jìn)程間通信主要包括管道，系統(tǒng)IPC(包括消息隊(duì)列，信號(hào)量，共享存儲(chǔ))，SOCKET.管道分為有名管道和無名管道，無名管道只能用于親屬進(jìn)程之間的通信，而有名管道則可用于無親屬關(guān)系的進(jìn)程之間。消息隊(duì)列用于運(yùn)行于同一臺(tái)機(jī)器上的進(jìn)程間通信，與管道相似；共享內(nèi)存通常由一個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建，其余進(jìn)程對(duì)這塊內(nèi)存區(qū)進(jìn)行

7、讀寫。得到共享內(nèi)存有兩種方式：映射/dev/mem設(shè)備和內(nèi)存映像文件。前一種方式不給系統(tǒng)帶來額外的開銷，但在現(xiàn)實(shí)中并不常用，因?yàn)樗刂拼嫒〉氖菍?shí)際的物理內(nèi)存；本質(zhì)上，信號(hào)量是一個(gè)計(jì)數(shù)器，它用來記錄對(duì)某個(gè)資源(如共享內(nèi)存)的存取狀況。一般說來，為了獲得共享資源，進(jìn)程需要執(zhí)行下列操作：(1)測試控制該資源的信號(hào)量；(2)若此信號(hào)量的值為正，則允許進(jìn)行使用該資源，進(jìn)程將進(jìn)號(hào)量減1;(3)若此信號(hào)量為0,則該資源目前不可用，進(jìn)程進(jìn)入睡眠狀態(tài)，直至信號(hào)量值大于0,進(jìn)程被喚醒，轉(zhuǎn)入步驟(1);(4)當(dāng)進(jìn)程不再使用一個(gè)信號(hào)量控制的資源時(shí)，信號(hào)量值加1,如果此時(shí)有進(jìn)程正在睡眠等待此信號(hào)量，則喚醒此進(jìn)程。套接字通信并不為Linux所專有，在所有提供了TCP/IP協(xié)議棧的操作系統(tǒng)中幾乎都提供了socket,而所有這樣操作系統(tǒng)，對(duì)套接