Linux內(nèi)核與編程課件.ppt

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1、提綱結(jié)束進(jìn)程間通信概述目標(biāo)問題——哲學(xué)家進(jìn)餐問題問題描述錯(cuò)誤與不好的解法并行度較高的解法Linux高級(jí)IPC機(jī)制概述SystemV信號(hào)燈SystemV共享內(nèi)存區(qū)實(shí)現(xiàn)的其他問題實(shí)習(xí)題進(jìn)程間通信概述（1）：引子#include#includeintresult;main(){pid_tpid;result=0;pid=fork();if(pid<0)exit(-1);if(pid){pid=fork();if(pid<0)exit(-1);if(pid==0){sleep(3);result=result+20;ex

2、it(0);}}else{sleep(3);result=result+10;exit(0);}while(wait((int*)0)!=-1);printf("%d",result);exit(0);}輸出結(jié)果是什么？進(jìn)程間通信概述（2）進(jìn)程是相互獨(dú)立的，進(jìn)程間的通信需要專門的機(jī)制。進(jìn)程之間的通信可以經(jīng)由文件系統(tǒng)，但實(shí)際使用較為復(fù)雜（例如，需要鎖機(jī)制）。UNIXIPC(InterProcessCommunication)機(jī)制是各種進(jìn)程通信方式的統(tǒng)稱。Linux下的進(jìn)程通信手段基本上是從Unix平臺(tái)上的進(jìn)程通信手段繼承而來的。進(jìn)程間通信概述（3）對(duì)于UNIX的發(fā)

3、展，貝爾實(shí)驗(yàn)室和BSD在進(jìn)程間通信方面的側(cè)重點(diǎn)有所不同：貝爾實(shí)驗(yàn)室對(duì)Unix早期的進(jìn)程間通信手段進(jìn)行了系統(tǒng)的改進(jìn)和擴(kuò)充，形成了“SystemVIPC”，通信進(jìn)程局限在單個(gè)計(jì)算機(jī)內(nèi)；BSD則主要考慮跨計(jì)算機(jī)的進(jìn)程間通信，形成了基于套接口（socket）的進(jìn)程間通信機(jī)制。進(jìn)程間通信概述（4）返回最初的UNIXIPCSystemVIPC基于Socket的IPCLinuxIPCPOSIXIPC最初的UnixIPC：信號(hào)、管道、FIFO；SystemVIPC：消息隊(duì)列、信號(hào)量、共享內(nèi)存區(qū)；POSIXIPC：消息隊(duì)列、信號(hào)量、共享內(nèi)存區(qū)。哲學(xué)家進(jìn)餐問題的描述五個(gè)哲學(xué)家圍坐在一張圓桌周圍，每個(gè)哲學(xué)家

4、面前都有一碗米飯，相鄰的兩碗之間有一支筷子（如圖）。哲學(xué)家的生活包含兩種活動(dòng)：即吃飯和思考。當(dāng)一個(gè)哲學(xué)家覺得餓時(shí)，他就試圖分兩次去取他左邊和右邊的筷子，每次拿起一支，但不分次序。如果成功地獲得了一雙筷子，他就開始吃飯，吃完以后放下筷子繼續(xù)思考。這樣，問題就是，為每個(gè)哲學(xué)家寫一段程序來描述其行為，要求不死鎖。返回錯(cuò)誤與不好的解法（1）解法一：可能進(jìn)入“死鎖”狀態(tài)#defineN5voidphilosopher(inti){while(TRUE){think();take-chopstick(i);take-chopstick((i+1)%N);eat();put-chopstick(i)

5、;put-chopstick((i+1)%N);}}若每個(gè)哲學(xué)家進(jìn)程都運(yùn)行到此句后發(fā)生進(jìn)程切換，則進(jìn)入死鎖。錯(cuò)誤與不好的解法（2）#defineN5voidphilosopher(inti){while(TRUE){think();do{take-chopstick(i);if(can-take-chopstick((i+1)%N))break;elseput-chopstick(i);}while(TRUE);eat();put-chopstick(i);put-chopstick((i+1)%N);}}解法二：可能進(jìn)入“饑餓”狀態(tài)不妨假設(shè)此函數(shù)能做到“測(cè)試且設(shè)置”。這種解法可能會(huì)造

6、成下面情況：哲學(xué)家們不斷地重復(fù)“拿起各自左邊的筷子又放下”的動(dòng)作，誰也不能進(jìn)餐。注意：這時(shí)和解法一的狀態(tài)不同，這時(shí)進(jìn)程都沒有阻塞。錯(cuò)誤與不好的解法（3）#defineN5typedefintsemaphore;semaphoremutex=1;voidphilosopher(inti){while(TRUE){think();down(mutex);take-chopstick(i);take-chopstick((i+1)%N);eat();put-chopstick(i);put-chopstick((i+1)%N);up(mutex);}}返回解法三：可行但效率低下本解法從理論上

7、可行，但從實(shí)際角來看，有一局限性：同一時(shí)刻只能有一位哲學(xué)家進(jìn)餐。而這里有五支筷子，實(shí)際上應(yīng)能允許兩位哲學(xué)家同時(shí)進(jìn)餐。并行度較高的解法（1）#defineN5#defineLEFT(i+N-1)%N#defineRIGHT(i+1)%N#defineTHINKING0#defineHUNGRY1#defineEATING2typedefintsemaphore;intstate[N];semaphoremutex=1;semaphores[N];