進(jìn)程同步問(wèn)題實(shí)例

操作系統(tǒng)概念進(jìn)程同步問(wèn)題實(shí)例1本章主要內(nèi)容經(jīng)典同步問(wèn)題生產(chǎn)者-消費(fèi)者問(wèn)題：緩沖區(qū)問(wèn)題嗜睡理發(fā)師問(wèn)題吸煙者問(wèn)題吃水果問(wèn)題21經(jīng)典同步問(wèn)題有限緩沖問(wèn)題讀者－作者問(wèn)題哲學(xué)家進(jìn)餐問(wèn)題3有限緩沖問(wèn)題(生產(chǎn)者-消費(fèi)者問(wèn)題)do{ … produceaniteminnextp … wait(empty); wait(mutex); … addnextptobuffer … signal(mutex); signal(full);}while(1);do{ wait(full); wait(mutex); … removeanitemfrombuffertonextc … signal(mutex); signal(empty); … consumetheiteminnextc …}while(1);4讀者－作者問(wèn)題一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象可以為多個(gè)并發(fā)進(jìn)程所共享。其中有的進(jìn)程可能只需要讀共享對(duì)象的內(nèi)容，而其他進(jìn)程可能要更新共享對(duì)象（即讀和寫）。將只對(duì)讀感興趣的進(jìn)程稱為讀者其他則稱為作者第一讀者－作者問(wèn)題僅當(dāng)無(wú)讀者等待時(shí)，才允許寫者執(zhí)行第二讀者－作者問(wèn)題在讀者與作者同時(shí)申請(qǐng)資源的時(shí)候，寫者優(yōu)先。5第一讀者－作者問(wèn)題wait(wrt);…writingisperformed…signal(wrt);wait(mutex);readcount++;if(readcount==1) wait(wrt);signal(mutex);…readingisperformed…wait(mutex);readcount--;if(readcount==0) signal(wrt);signal(mutex);6哲學(xué)家就餐問(wèn)題7

共享數(shù)據(jù)semaphorechopstick[5];哲學(xué)家i結(jié)構(gòu)do{ wait(chopstick[i]); wait(chopstick[(I+1)%5]); … eat … signal(chopstick[i]); signal(chopstick[(I+1)%5]); … think …}while(1);82緩沖區(qū)問(wèn)題(生產(chǎn)者-消費(fèi)者問(wèn)題)三個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3互斥使用一個(gè)包含N(N>0)個(gè)單元的緩沖區(qū)。P1每次用produce()生成一個(gè)正整數(shù)并用put()送入緩沖區(qū)某一個(gè)空單元中；P2每次用getodd()從該緩沖區(qū)中取出一個(gè)奇數(shù)并用countodd()統(tǒng)計(jì)奇數(shù)個(gè)數(shù)；P3每次用geteven()從該緩沖區(qū)中取出一個(gè)偶數(shù)并用counteven()統(tǒng)計(jì)偶數(shù)個(gè)數(shù)。請(qǐng)用信號(hào)量機(jī)制實(shí)現(xiàn)這三個(gè)進(jìn)程的同步與互斥活動(dòng)，并說(shuō)明所定義的信號(hào)量的含義。要求用偽代碼描述。9緩沖區(qū)問(wèn)題求解(1)緩沖區(qū)是一互斥資源，因此設(shè)互斥信號(hào)量mutex。(2)同步問(wèn)題：P1、P2因?yàn)槠鏀?shù)的放置與取用而同步，設(shè)同步信號(hào)量odd；P1、P3因?yàn)榕紨?shù)的放置于取用而同步，設(shè)同步信號(hào)量even；P1、P2、P3因?yàn)楣蚕砭彌_區(qū)，設(shè)同步信號(hào)量empty。semaphoremutex=1,odd=0,even=0,empty=N;ProcessP1:while(true){number=produce();P(empty);P(mutex);put();V(mutex);Ifnumber%2==0V(even);elseV(odd);}10緩沖區(qū)問(wèn)題求解ProcessP2:while(true){P(odd);P(mutex);getodd();V(mutex);V(empty);countodd();}ProcessP3:while(true){P(even);P(mutex);geteven();V(mutex);V(empty);counteven();}113嗜睡理發(fā)師問(wèn)題一個(gè)理發(fā)店里有一個(gè)理發(fā)師，一張理發(fā)椅子，多張等候的椅子，當(dāng)沒(méi)有顧客的時(shí)候，理發(fā)師就睡覺(jué)。當(dāng)一個(gè)顧客來(lái)到店里時(shí)，如果理發(fā)師在睡覺(jué)，則叫醒理發(fā)師；否則便坐著等；如果等待的椅子都滿了就離開。

123嗜睡理發(fā)師問(wèn)題int

waiting=0；//等候理發(fā)的顧客數(shù)

int

chairs=5；

//為顧客準(zhǔn)備的椅子數(shù)

semaphore

customers=0,barbers=0,mutex=1;

Barber進(jìn)程：while(TRUE){P(cutomers);//若無(wú)顧客,理發(fā)師睡眠P(mutex);//進(jìn)程互斥,要求顧客等候

waiting=waiting–1;//等候顧客數(shù)少一個(gè)V(barbers);//理發(fā)師去為一個(gè)顧客理發(fā)V(mutex);//開放臨界區(qū)cut-hair();//正在理發(fā)（非臨界區(qū)操作）}Customer進(jìn)程：P(mutex);//進(jìn)入臨界區(qū)if(waiting<chairs){waiting=waiting+1;//等候顧客數(shù)加1V(customers);//必要的話喚醒理發(fā)師V(mutex);//開放臨界區(qū)P(barbers);//無(wú)理發(fā)師,顧客坐著養(yǎng)神get-haircut();//一個(gè)顧客坐下等候服務(wù)}elseV(mutex);//人滿了，上自習(xí)去！134吸煙者問(wèn)題三個(gè)吸煙者在一間房間內(nèi)，還有一個(gè)香煙供應(yīng)者。(1)為了制造并抽掉香煙，每個(gè)吸煙者需要三樣?xùn)|西：煙草、紙和火柴。(2)供應(yīng)者有豐富的貨物提供。(3)三個(gè)吸煙者中，第一個(gè)有自己的煙草，第二個(gè)有自己的紙，第三個(gè)有自己的火柴。(4)供應(yīng)者將兩樣?xùn)|西放在桌子上，允許一個(gè)吸煙者進(jìn)行對(duì)健康不利的吸煙。當(dāng)吸煙者完成吸煙后喚醒供應(yīng)者，供應(yīng)者再放兩樣?xùn)|西（隨機(jī)地）在桌面上，然后喚醒另一個(gè)吸煙者。試為吸煙者和供應(yīng)者用同步法解決問(wèn)題。144吸煙者問(wèn)題供應(yīng)者需要3個(gè)進(jìn)程X：提供tobacco和matchY：提供match和wrapperZ：提供wrapper和tobacco3個(gè)吸煙者進(jìn)程A：只有tobaccoB：只有matchC：只有wrapper則一次只能有X,Y,Z中的一個(gè)執(zhí)行(供應(yīng))；X,Y,Z只能在消耗完一個(gè)后才能供應(yīng)下一個(gè)154吸煙者問(wèn)題Semaphoretobacco=0,match=0,wrapper=0,mutex=1;ProcessX:P(mutex);V(tobacco);V(match);ProcessY:P(mutex);V(match);V(wrapper);ProcessZ:P(mutex);V(wrapper);V(tobacco);ProcessA:P(match);P(wrapper);Smoke;V(mutex);ProcessB:P(wrapper);P(tobacco);Smoke;V(mutex);ProcessC:P(tobacco);P(match);Smoke;V(mutex);16桌上有一空盤，允許存放一只水果。爸爸向盤中放蘋果，媽媽向盤中放桔子，兒子專等吃盤中的桔子，女兒專等吃盤中的蘋果。規(guī)定當(dāng)盤空時(shí)一次只能放一只水果供吃者取用，請(qǐng)用P、V原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)爸爸、媽媽、兒子、女兒三個(gè)并發(fā)進(jìn)程的同步。5吃水果問(wèn)題plate爸爸媽媽兒子女兒175吃水果問(wèn)題應(yīng)設(shè)置三個(gè)信號(hào)量S、So、Sa，信號(hào)量S表示盤子是否為空，其初值為1；信號(hào)量So表示盤中是否有桔子，其初值為0；信號(hào)量Sa表示盤中是否有蘋果，其初值為0。同步描述如下：SemaphorS=1,