进程同步与死锁实验.pptx

计算机科学与技术21世纪高等学校规划教材操作系统实验教程（Linux版）潘景昌 刘杰 编著第九章 进程同步与死锁实验v实验一 读者写者问题v实验二 车辆行驶死锁问题第1页/共17页计算机科学与技术21世纪高等学校规划教材操作系统实验教程（Linux版）潘景昌 刘杰 编著实验一 读者写者问题v 实 验 目 的v 实 验 内 容v 准 备 知 识v 实 验 原 理v 实 验 指 导第2页/共17页计算机科学与技术21世纪高等学校规划教材操作系统实验教程（Linux版）潘景昌 刘杰 编著实验目的v 理解进程同步的原理和机制；v 通过读者写者问题的设计与实现进一步掌握进程同步在实际中的应用。第3页/共17页计算机科学与技术21世纪高等学校规划教材操作系统实验教程（Linux版）潘景昌 刘杰 编著实验内容v编写读者写者问题的程序，要求如下：（1）在Linux下用C编程，利用信号量操作实现进程同步；（2）读写请求随机产生（比如敲击键盘上的r和w），并动态显示当前的状态（读的时候有多少读者，有多少个写者在等待；写的时候是谁在写，还有多少写者和读者在等待），每个读者和写者用的时间可以预先设定。v本例中，有一个初始化的数组，读者和写者均是对此数组进行操作。写者是随机对数组中的数字进行修改，修改的值也是随机的，这样更直观、更有助于理解。第4页/共17页计算机科学与技术21世纪高等学校规划教材操作系统实验教程（Linux版）潘景昌 刘杰 编著准备知识v 了解如何创建线程及如何销毁线程；v 分析线程的创建过程，理解同步信号量与互斥信号量的作用第5页/共17页计算机科学与技术21世纪高等学校规划教材操作系统实验教程（Linux版）潘景昌 刘杰 编著实验原理v 同步同步是指进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系，即进程在执行的时间顺序上必须遵循特定的次序，这种时序关系称为同步关系。例如：B进程在运行时需要A进程的输出结果作为资源，那么A进程必须在B进程执行之前完成，这就确定了A、B两进程间的同步关系。v 互斥这是一种更常见的进程之间的相互关系，通常是由于多个进程共享某些资源而引起的，而这些进程往往彼此独立。例如：系统只有一台打印机，有两个进程同时使用它输出数据的话，打印结果将使这两个进程的输出内容混杂在一起。为了保证共享临界资源的各个进程都能正确运行，当临界资源被一个进程访问时，其他访问进程必须等待。多个进程在共享临界资源时的这种制约关系称为进程互斥。第6页/共17页计算机科学与技术21世纪高等学校规划教材操作系统实验教程（Linux版）潘景昌 刘杰 编著实验指导v设有一组共享数据DB和两组并发进程,一组进程只对此组数据执行读操作,另一组进程可对此组数据执行写操作(同时也可以执行读操作)，将前一组进程称作读者，后一组进程称作写者。为了保证共享数据的完整性，要求：（1）多个读者的操作可以同时进行；（2）多个写者的操作不可同时进行；（3）任何读者与写者的操作不可同时进行。第7页/共17页计算机科学与技术21世纪高等学校规划教材操作系统实验教程（Linux版）潘景昌 刘杰 编著实验指导v实验的流程图如图所示第8页/共17页计算机科学与技术21世纪高等学校规划教材操作系统实验教程（Linux版）潘景昌 刘杰 编著实验二 车辆行驶死锁问题v 实 验 目 的v 实 验 内 容v 准 备 知 识v 实 验 原 理v 实 验 指 导第9页/共17页计算机科学与技术21世纪高等学校规划教材操作系统实验教程（Linux版）潘景昌 刘杰 编著实验目的v 理解死锁的产生原因，掌握预防和避免死锁的方法，以及死锁的检测方法；v 通过车辆行驶死锁问题的设计与实现掌握解决死锁的方法。第10页/共17页计算机科学与技术21世纪高等学校规划教材操作系统实验教程（Linux版）潘景昌 刘杰 编著实验内容v车辆行驶死锁问题,在Linux下用C语言完成下面模型：设有一个型路口，其中A、B、C、D处各可容纳一辆车，车行方向如图所示，试找出死锁并用有序分配法消除之。要求资源编号合理。第11页/共17页计算机科学与技术21世纪高等学校规划教材操作系统实验教程（Linux版）潘景昌 刘杰 编著v请根据上述介绍，编写车辆行驶死锁问题的程序，要求如下：（1）在Linux下用C编程，利用信号量操作实现进程同步；（2）假设三个方向的车辆数目相等，数值由用户输入，并动态显示车辆的行驶状态，每个车辆行驶所用的时间可以预先设定。第12页/共17页计算机科学与技术21世纪高等学校规划教材操作系统实验教程（Linux版）潘景昌 刘杰 编著准备知识v了解进程死锁的原理；v掌握自然有序分配法。第13页/共17页计算机科学与技术21世纪高等学校规划教材操作系统实验教程（Linux版）潘景昌 刘杰 编著实验原理v死锁是指在一组进程中的各个进程均占有不会释放的资源，但因互相申请被其他进程所占用不会释放的资源而处于的一种永久等待状态。v死锁的四个必要条件：（1）互斥条件（Mutual exclusion）：资源不能被共享，只能由一个进程使用。（2）请求与保持条件（Hold and wait）：已经得到资源的进程可以再次申请新的资源。（3）非剥夺条件（No pre-emption）：已分配的资源不能从相应的进程中被强制地剥夺。（4）循环等待条件（Circular wait）：系统中若干进程组成环路，该环路中每个进程都在等待相邻进程已占用的资源。第14页/共17页计算机科学与技术21世纪高等学校规划教材操作系统实验教程（Linux版）潘景昌 刘杰 编著实验指导v死锁的可能性有两种：（1）E方向两台车分别位于A和B、S方向一台车位于C、W方向一台车位于D。（2）S方向两台车分别位于B和C、E方向一台车位于A、W方向一台车位于D。第15页/共17页计算机科学与技术21世纪高等学校规划教材操作系统实验教程（Linux版）潘景昌 刘杰 编著实验指导v实验的程序流程图如图所示第16页/共17页21世纪高等学校规划教材世纪高等学校规划教材 计算机科学与技术计算机科学与技术操作系统实验教程（操作系统实验教程（Linux版）版）潘景昌潘景昌 刘杰刘杰 编著编著谢谢您的使用！第17页/共17页