操作系统---进程/线程 间通信
2016-07-18 00:35
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进程间通信
三个问题:进程间的信息传递方式
对共享变量的访问
进程间执行顺序的问题
竞争条件:多个进程访问共享变量,结果取决于进程运行时的精确时序。
临界区:
互斥访问
忙等待互斥:屏蔽中断、锁变量、严格轮换、Perterson解法、TSL指令。
睡眠与唤醒方式。
生产者消费者问题:
之前接触时以为弄懂了,现在细想其实不然,以为一个共享变量的互斥访问就可以解决,no!
Cpu在即将睡眠的前一刻轮转,有可能导致wakeup信号丢失。现在再看信号量的解决方案。
信号量与互斥量
为了解决忙等待的低效率问题(有时甚至优先级反转的永远等待问题), 采用睡眠与唤醒的方式来进行。用睡眠与唤醒来应对生产者消费者问题时,还是会遇到竞争条件,造成的原因是唤醒可能会丢失,因此,提出要记录唤醒次数的想法,由此诞生了信号量—用来累计唤醒次数:down操作和up操作(原始称为P、V操作),分别对应sleep和wakeup操作。
其解决问题的本质是把down操作和up操作原子化,具体来说,down操作如果不引起睡眠,则原子操作过程包括:测试值,更新值;如果会引起睡眠,则包括:测试值,睡眠开始。Up操作肯定不会引起睡眠,如果up操作的信号量先前没有其他进程在其上睡眠,则包括:测试值,增加1;如果有1到多个其他进程在其上睡眠,则包括:测试值,唤醒某个睡眠的进程。
以上是个人学习后的一点理解。
操作原子化得底层实现大致就是采用系统调用实现,期间屏蔽中断。
二元信号量—互斥量
互斥量应用还是比较广泛的,如Java中的锁,因为在用户空间实现的线程中,操作系统是感知不到多线程的存在的,所以也就不可能为线程调度时间片,此时就不能用忙等待的方式(但是貌似也是有自旋锁这一概念的,用户空间去实现?),而利用互斥量的方式配合thread_yield则可以较好的解决这一问题。
条件变量
配合互斥量的使用,典型的消费者生产者问题。
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