《进程并发与互斥》课件

《进程并发与互斥》ppt课件•进程的基本概念•并发进程•互斥•死锁目录•进程通信contents01进程的基本概念进程的定义01进程是程序的一次执行，是系统进行资源分配和调度的基本单位02进程具有动态性、独立性和制约性，拥有完整的地址空间和系统资源03进程是程序在某个数据集上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位进程的状态就绪状态阻塞状态进程已获得所需资源，等待进程等待某个事件（如I/O操作）CPU调度完成而暂时停止执行运行状态终止状态进程占用CPU，执行程序代码进程正常结束或异常终止进程的创建与终止创建进程通过系统调用或Shell命令创建新进程，父进程复制自身代码和数据到子进程终止进程通过系统调用或异常事件终止进程，释放资源并通知父进程02并发进程并发进程的概念并发进程在同一时刻至少有一个进程在物理内存中运行，且在任何时刻都有多个进程在系统中运行并发进程的特点并发进程之间相互独立，各自运行，互不干扰；同时，它们共享系统资源，如CPU、内存等并发进程的分类用户进程和系统进程用户进程是由用户编写的程序，系统进程是操作系统内核的一部分，负责管理系统的各种资源并发进程的实现方式多道程序设计分时系统允许多个程序同时进入内存并执行，通过中通过时间片轮转的方式，将CPU时间分配给断和切换实现并发执行多个进程，实现并发执行实时系统并行计算根据任务的重要性和紧迫性，将CPU时间分通过多台计算机协同工作，实现多个进程的配给多个实时任务，实现并发执行并发执行并发进程的同步问题同步的概念信号量机制在并发进程中，当一个进程需要等待另一信号量是一个整数值，用于表示资源的数个进程释放资源时，就需要同步机制来协量或状态通过P操作和V操作，可以实现调它们之间的关系对资源的获取和释放管程机制消息传递机制管程是一种同步机制，通过将共享变量和通过发送和接收消息的方式，实现进程之访问共享变量的操作封装在一个管程中，间的通信和同步常见的消息传递方式有实现对共享变量的互斥访问信箱传递和消息队列传递03互斥互斥的定义互斥临界资源临界区在多道程序系统中，一次只允许一次只允许一个进程使用的资源访问临界资源的代码段一个进程使用临界资源的现象，称为互斥互斥的实现方式软件实现方式通过软件编程实现互斥，如信号量机制、记录锁等硬件实现方式利用硬件机制实现互斥，如中断屏蔽、测试并置位指令等混合实现方式结合软件和硬件实现互斥，如信号量与中断屏蔽结合等互斥的效率问题死锁当两个或多个进程在等待对方释放资源时，会导致死锁死锁是互斥中的一个重要问题，需要采取措施避免饥饿当某些进程长期得不到临界资源时，会导致饥饿饥饿也是互斥中的一个问题，需要合理调度进程以避免效率互斥的实现需要消耗系统资源，如时间、内存等因此，在实现互斥时需要考虑效率问题，以避免对系统性能产生负面影响04死锁死锁的定义死锁在并发进程中，两个或多个进程互相等待对方释放资源，导致所有进程都无法继续执行的现象死锁的四个必要条件互斥、占有并等待、不抢占、环路等待死锁的预防避免死锁的策略设置资源分配图、设置安全序列、设置最大需求和最小需求死锁预防的原则破坏四个必要条件之

一、预先静态分配资源、采用银行家算法等死锁的检测与恢复死锁检测通过检测系统中的环路等待条件来判断是否存在死锁死锁恢复一旦检测到死锁，可以采用回滚、抢占资源或重新启动进程等方式来恢复系统状态05进程通信进程通信的方式管道通信信号量机制管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流信号量是一种用于同步的整数值，可以用来控制动，通常用于父子进程之间的通信对共享资源的访问A BC D消息队列共享内存共享内存允许多个进程访问同一块物理内存空间，消息队列是一种完全可靠的进程间通信方式，通通过映射的方式实现进程间的通信过发送和接收消息实现进程间的通信信号量机制信号量的概念信号量是一个整数值，用于表示可用资源的数量信号量的操作信号量的主要操作包括P操作（等待资源）和V操作（释放资源）信号量的作用信号量主要用于实现进程间的同步和互斥，防止多个进程同时访问共享资源信号量的应用场景信号量常用于解决生产者消费者问题、读者写者问题等经典并发问题消息传递机制消息传递的优点消息传递具有可靠性、灵活性和异步性等优点，适用于各种类型的进程间消息传递的概念通信需求消息传递是一种进程间通信的方式，通过发送和接收消息实现进程间的通信消息传递的应用场景消息传递广泛应用于各种分布式系统和并行计算中，如分布式数据库系统、消息传递的实现方式并行计算任务调度等消息传递可以通过使用消息队列、信箱、管道等来实现THANKS FORWATCHING感谢您的观看。