进程同步互斥问题分析

如何实现进程同步

假设有两个代码块S1,S2顺序进行（先S1后S2），在在S1和S2之间设个信号量S，则先V后P

分析：

信号量初始设置为0，先V让它变为1才能在P那里不阻塞进行，如果先P让信号量变为-1则会阻塞

结论：

先V后P

生产者消费者问题：

问题描述：

PV操作分析步骤：

确定进程，确定同步和互斥关系

同步互斥关系：

生产者与消费者对缓冲区进行访问（互斥，设信号量mutex）

当盘子满的时候，先让消费者消耗再生产（同步，设信号量full）

当盘子空的时候，先让生产者生产在消耗（同步，设信号量empty）

理解方法：

对于full信号量，假设full为1，不能再往里放东西了，这个full的对象是生产者，所以生产者先执行，因此生产者V(full);
对于empty信号量，假如empty=1，消费者不能在消费，对象是消费者，故消费者实行V（empty）

解决方法：

PV顺序问题：

实现互斥的P操作一定要放在实现同步的P操作之后，否则会死锁

多生产者消费者问题：

问题描述：

PV操作分析步骤：

确定进程，确定同步和互斥关系

同步互斥关系：

理解方法：

对于apple信号量，假设apple为1，父亲不能再往里放东西了，这个apple的对象是父亲，所以父亲先执行，因此父亲V(apple);

对于orange信号量，假设orange为1，母亲不能再往里放东西了，这个orange的对象是母亲，所以母亲先执行，因此母亲V(orange);

对于plate信号量，假如plate=1，孩子们要先拿水果水果，对象是孩子，故孩子实行V（plate）

解决方法：

PV顺序问题和一些要点：

实现互斥的P操作一定要放在实现同步的P操作之后，否则会死锁

当缓冲区为1时，不用互斥量（不过以防万一还是可以加上）

吸烟者问题：

问题描述：

PV操作分析步骤：

确定进程，确定同步和互斥关系

同步互斥关系：

解决方法：

PV顺序问题和一些要点：

实现互斥的P操作一定要放在实现同步的P操作之后，否则会死锁

当缓冲区为1时，不用互斥量（不过以防万一还是可以加上）

读者，写者问题：

问题描述：

PV操作分析步骤：

确定进程，确定同步和互斥关系

同步互斥关系：

解决方法：

方法1：（设置一个互斥量rw，让写进程与读进程互斥访问缓冲区）

方法1问题所在：

假设有两个进程同时读，在第一个进程还未让count++，第二个读进程来临，发现count为0，想上锁，但是因为依旧上过锁了发生阻塞。

方法一问题分析：

对于count变量的检查和赋值没有一气呵成，所以对count的访问也需要时互斥的

方法2：（对count设置一个信号量mutex，实现对count访问互斥）

方法2问题所在：

假设一直持续不断有读文件进程，则rw一直被上锁，当有写文件过来时，无法访问缓冲区，出现“饿死”，

方法2问题分析：

对于写操作没有设置优先级，导致出现饿死

方法3：（设置一个信号量w，让先来的操作无论是写还是读都有优先级）

分析总结：

• rw信号量实现了读写互斥，以及读进程之间先来的有优先级，且读进程之间不互斥；
• mutex信号量实现了对count修改的一气呵成；
• w信号量实现了先来的进程（无论读写）有优先级

哲学家吃饭问题：

问题描述：

PV操作分析步骤：

确定进程，确定同步和互斥关系

同步互斥关系：

解决方法：

方法：

方法问题所在：

假设多个哲学家进程并发执行，有可能同时拿起左边的筷子，然后等待右边的筷子，造成死锁

方法问题分析：

没有对多个并发的程序赋予一定的优先级，导致死锁

方法改善：（设置一个信号量mutex，对先吃饭的哲学家进程赋予优先级）

分析总结：

• 筷子信号量数组实现了对哲学家对于筷子的互斥关系
• mutex信号量实现了哲学家进餐的优先级，避免死锁

问题总结

• 当分析问题时出现有饿死或者死锁关系的时候，再设置一个信号量给进程之间赋予优先级，可能解决
• 当某些操作不能一气呵成造成一些阻塞现象时，也可以考虑再设置一个信号量实现对操作的一气呵成