上次,我们已经说过死锁的形成原因以及防止方法了,都知道,之所以会发生死锁现象,原因之一是进程执行所申请的资源得不到满足,而陷入无限期的循环等待现象,而在这里我们说的进程其实是并发进程,也就是一组,至少两个进程同时进行。出现了并发进程,随之而来的就是解决并发进程间的资源分配方法,PV操作
首先我们说一下定义:
1、p操作和v操作都是原语,即不可中断的过程。他们是对信号量进行操作
2、P操作:将信号量(定为S)S减去1,若结果小于0,则把调用P(s)的进程置成等待信号量S状态
3、V操作:将信号量S加1,若结果不大于0,则释放一个等待信号量S的进程。
4、相关临界区:并发进程中涉及到相同变量的那些临界区。(进程间所要使用的变量集的交合点)
5、信号量:通俗的理解就是相关临界区内的资源容纳量。
首先我们认识一下信号量,就拿我们这张图来说吧来说吧
在这里,我们完全可以把重心的白色的盘子看作是临界区,心形糕点就是人们需求的资源,也就是信号量=2,从其中我们可以明明白白的看到一个盘子,两个糕点,所以我们怎么定义呢?
信号量 S=2
可是这明摆着有ABCD四只饿鬼,是典型的狼多肉少啊,怎么办呢?
就是我们的PV操作了。
首先,我们已经定义好信号量s了所以,假如我们按顺序从A开始算的话
如以下表
人员 |
信号量值 |
未分配时 |
2 |
A |
1 |
B |
0 |
C |
-1 |
D |
-2 |
就和上边表里一样,也就是AB有的吃,CD没得吃,因为资源被AB吃掉了。
接下来,我们认识PV操作:
还拿上边那张图来说,假设厨房还在一直做糕点,一直不断地往盘子里补充,而ABCD也还在一直不断地吃,那又该有什么情况发生呢?
1、当盘子满了之后,厨房师傅就不能再继续往里加了,只能等到盘子有空余地方的时候,才能继续放
2、当盘子里的糕点被吃完而厨房孩没有及时补充的时候,饿鬼们就不能吃了,只能等着,一直到盘子里又有糕点后才能吃
这样,条件就设定好了,又该如何进行呢?
begin
S;semaphore; 定义信号量
S=4;
cobegin
----------------------------------------------------------------------------------------------
Process A
Begin
L1:看盘子;
P(s); 检查盘子里又没有糕点呢?当S不小于0时,就证明有, 然后A就可以拿,可以吃了
吃糕点;
V(s);吃了糕点后,释放盘子的空间,告诉厨师,你可以放了
go to L1;
end;
----------------------------------------------------------------------------------------------
Process B
Begin
L2:看盘子;
P(s); 检查盘子里又没有糕点呢?当S不小于0时,就证明有, 然后A就可以拿,可以吃了
吃糕点;
V(s);吃了糕点后,释放盘子的空间,告诉厨师,你可以放了
go to L2;
end;
----------------------------------------------------------------------------------------------
Process C
Begin
L3:看盘子;
P(s);检查盘子里又没有糕点呢?当S不小于0时,就证明有, 然后A就可以拿,可以吃了
吃糕点;
V(s);吃了糕点后,释放盘子的空间,告诉厨师,你可以放了
go to L3;
end;
----------------------------------------------------------------------------------------------
Process D
Begin
L4:看盘子;
P(s);检查盘子里又没有糕点呢?当S不小于0时,就证明有, 然后A就可以拿,可以吃了
吃糕点;
V(s);吃了糕点后,释放盘子的空间,告诉厨师,你可以放了
go to L4;
end;
----------------------------------------------------------------------------------------------
就上面的这个做法,存在一个问题,那就是如果ABCD同时看向盘子,而盘子里却只有一个糕点时,ABCD的信号量都表示为1,可是谁吃呢?这个就是并发进程里面的弊端,与时间有关的错误。这种问题十分常见于互斥性质的并发进程中。
为了改善上面的这个问题,我们把它改一下,改成同步性质的并发进程,同步的,主要体现在进程之间的信息交互上,一种依赖关系
条件:按顺序来,ABCD按顺序吃糕点
begin
S,S1,S2,S3,S4;semaphore; 定义信号量
S=4,S1=1,S2=0,S3=0,S4=0;
cobegin
----------------------------------------------------------------------------------------------
Process A
Begin
L1:看盘子;
P(s); 检查盘子里又没有糕点呢?当S不小于0时,就证明有, 然后A就可以拿,可以吃了
P(s1);
吃糕点;
V(s);吃了糕点后,释放盘子的空间,告诉厨师,你可以放了
V(s2);告诉B,自己吃完了,你可以吃了
go to L1;
end;
----------------------------------------------------------------------------------------------
Process B
Begin
L2:看盘子;
P(s); 检查盘子里又没有糕点呢?当S不小于0时,就证明有, 然后A就可以拿,可以吃了
P(s2);
吃糕点;
V(s);吃了糕点后,释放盘子的空间,告诉厨师,你可以放了
V(s3);告诉C,自己吃完了,你可以吃了
go to L2;
end;
----------------------------------------------------------------------------------------------
Process C
Begin
L3:看盘子;
P(s); 检查盘子里又没有糕点呢?当S不小于0时,就证明有, 然后A就可以拿,可以吃了
P(s3);
吃糕点;
V(s);吃了糕点后,释放盘子的空间,告诉厨师,你可以放了
V(s4);告诉D ,自己吃完了,你可以吃了
go to L3;
end;
----------------------------------------------------------------------------------------------
Process D
Begin
L4:看盘子;
P(s); 检查盘子里又没有糕点呢?当S不小于0时,就证明有, 然后A就可以拿,可以吃了
P(s4);
吃糕点;
V(s);吃了糕点后,释放盘子的空间,告诉厨师,你可以放了
V(s1);告诉A,自己吃完了,你可以吃了
go to L4;
end;
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就这样,有互斥转为同步,他们之间就会按顺序吃饭,不会争夺,也不会吵架,按部就班,而他们之间呢,主要是信息的交互,我吃了告诉你,然后你就去吃就行了,没有打架的理由啊!
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