用于进程间传递信号的一个整数值。在信号量上只有三种操作可以进行:初始化,P操作和V操作,这三种操作都是原子操作。
为了使并发执行的诸进程之间能有效地共享资源和相互合作,从而使程序的执行具有可再现性,必须提供进程同步机制。
进程具有异步性的特征。异步性是指,各并发执行的进程以各自独立的、不可预知的速度向前推进。
和前面讲到的 python线程互斥锁Lock 类似,当有多个进程Process同时读写同一个文件时,为了避免数据读写产生异常,我们需要为正在操作的进程加上互斥锁,互斥锁的原理不管是对线程threading还是对进程Process而言都是一样。
(1)直接: 相互制约关系源于进程合作,表现为: 进程—进程 (同步:合作完成任务的关系!) 为完成同一个任务的诸进程间,因需要协调它们的工作而相互等待、相互交换信息所产生的直接制约关系。 这种制约主要源于进程间的合作。 发生在相关进程之间 eg:
在多道批处理系统中,多个进程是可以并发执行的,但由于系统的资源有限,进程的执行不是一贯到底的, 而是走走停停,以不可预知的速度向前推进,这就是进程的「异步性」。
这两天看进程的同步与通信,看了几本书上的介绍,也从网上搜了很多资料,越看越迷惑,被这几个问题搞得很纠结。
并发执行的程序在运行的时候共享系统的资源,一个进程会受到其他进行的制约,为了协调,达到资源共享,就需要实现进程的互斥和同步。
Mutex 是 Mutual Exclusion 的缩写,是互斥锁,用于防止两个线程同时对计算机上的同一个资源进行访问。不过相比于其他互斥的方式,Mutex 能够跨越线程边界。
但进程的异步性在有些情况下可能会影响程序的正常运行,以上图的管道通信为例,进程1负责写入数据,进程2负责读取数据,只有进程1将管道数据填满后进程2才能成功取到数据,但两个进程并发执行,无法确定读写数据操作的先后顺序,而实际情况又要求必须先写后读的方式执行,此时就需要通过进程同步解决相关问题
我们将一次仅允许一个进程访问的资源称为临界资源,而临界区是指访问临界资源的那段代码。
文章目录 知识总览 1. 什么是进程同步 2. 什么是进程互斥 知识回顾与重要考点 知识总览 1. 什么是进程同步 2. 什么是进程互斥 宏观上同时,微观上实际还是交替访问资源 知识回顾与重要考点
文章目录 知识总览 1. 信号量机制实现进程互斥 2. 信号量机制实现进程同步 3. 信号量机制实现前驱关系 知识回顾与重要考点 知识总览 1. 信号量机制实现进程互斥 2. 信号量机制实现进程同步
一个数据文件或记录可被多个进程共享。其中,有些进程要求读;而另一些进程要求写或修改。只要求读的进程称为“Reader进程”,其他进程称为“Writer进程”。允许多个Reader进程同时读一个共享对象,不允许一个Writer进程和其他Reader进程或Writer进程同时访问共享对象。
上一篇笔记我们已经讲了进程的相关概念和进程控制的知识,这篇笔记则涉及到了进程同步与进程互斥。
系统为每一个运行的程序配置一个数据结构,称为进程控制块(PCB),用来描述进程的各种信息(如程序代码存放位置)
知识点回顾:进程具有异步性的特征。异步性是指,各并发执行的进程以各自独立的、不可预知的速度向前推进。
如果一个进程的执行不影响其他进程的执行,且与其他进程的进展情况无关,即它们是各自独立的,则说这些并发进程的相互之间是无关的。无关的并发进程一定没有共享的变量。
信号量是最早出现的用来解决进程同步与互斥问题的机制(也可实现进程通信),包括一个称为信 号量的变量及对它进行的两个原语操作。信号量为一个整数,我们设这个信号量为:sem。很显然,我们规定在sem大于等于零的时候代表可供并发进程使用的 资源实体数,sem小于零的时候,表示正在等待使用临界区的进程的个数。根据这个原则,在给信号量附初值的时候,我们显然就要设初值大于零。
本篇来介绍信号量与PV原语的一些知识,并介绍其在前趋图上的应用分析。本篇的知识属于操作系统部分的通用知识,在嵌入式软件开发中,同样会用到这些知识。
在上一篇笔记中,我们介绍到了进程同步和进程互斥,以及用软件层面上的四种方法、硬件层面上的三种方法,分别实现进程互斥。但是这些方法大部分都存在着一些问题:
进程间通信(IPC,Inter-Process Communication),指至少两个进程或线程间传送数据或信号的一些技术或方法。 总览 进程间通信的问题 竞态条件(race condition
如果一个进程能产生并释放资源,则该进程称做生产者;如果一个进程单纯使用(消耗)资源,则该进程称做消费者。
一、缘起 分布式环境下,多台机器上多个进程对一个数据进行操作,如果不做互斥,就有可能出现“余额扣成负数”,或者“商品超卖”的情况,如何实现简易分布式锁,对分布式环境下的临界资源做互斥,是今天将要讨论的
先声明:为了方便(就是我懒),下文可能会用P操作来指代semWait(x);用V操作来指代semSignal(x)。
操作系统的进程同步与互斥主要是介绍了,由于多道程序设计带来的并发性,内存中运行多个进程并发运行。由于并发带来的异步性,进程的推进速度为止;但是有些进程的工作推进需要一定的先后顺序,所以需要同步来解决这种问题。而临界资源只能被这些进程互斥的访问。
在处理进程间的同步与互斥问题时,我们离不开信号量和PV原语,使用这两个工具的目的在于打造一段不可分割不可中断的程序。应当注意的是,信号量和PV原语是解决进程间同步与互斥问题的一种机制,但并不是唯一的机制。
操作系统的死锁 主要是介绍了 进程直接发生的特殊情况,内存中每个进程互相等待对方手里的资源,导致各个进程都阻塞,无法向前推进,导致死锁。
* FileLocke是文件锁,进程锁,控制不同程序(JVM)对同一文件的并发访问
用户进程可以通过使用操作系统提供的一对原语来对信号量进行操作,从而方便的实现进程互斥与进程同步
Nginx 的特点: 1.处理静态文件 2.反向代理加速 3.fastCGI,简单的负载均衡和容错 4.模块化的结构 5.分阶段资源分配技术,使得它的 CPU 与内存占用率非常低,保持 10,000 个没有活动的连接,它只占 2.5M 内存 6.支持内核 Poll 模型,能经受高负载的考验,有报告表明能支持高达 50,000 个并发连接数 7.采用 master-slave 模型,能够充分利用 SMP 的优势,且能够减少工作进程在磁盘 I/O 的阻塞延迟。当采用 select()/poll() 调用时,还可
编写程序困难,容易出错。因此人们考虑使用另外设计的机制,保证程序员在编写程序过程中不需要关注复杂的PV操作。
信号量有三部分组成:称为信号量(semaphore)的特殊变量、P操作的原语以及V操作的原语。那么,什么是原语呢?
对多个相关进程在执行次序上进行协调,使并发执行的诸进程之间能按照一定的规则(或时序)共享系统资源,并能很好地相互合作,从而使程序的执行具有可再现性。
在上一篇文章中,我们探讨了进程间通信的三种常见机制:管道、消息队列和共享内存。我们了解到,这些机制各有其特点和适用场景,可以根据实际需求选择合适的机制进行进程间通信。然而,进程间通信并不仅限于这三种方式。
找出当前系统是否已经存在指定进程的实例。如果没有则创建一个互斥体。CreateMutex()函数可用来创建一个有名或无名的互斥量对象。
一、顺序程序与并发程序特征 顺序程序特征 顺序性 封闭性:(运行环境的封闭性) 确定性 可再现性 并发程序特征 共享性 并发性 随机性 二、进程互斥 1、由于各进程要求共享资源,而且有些资源
操作系统中进程互斥和同步的实现的一个最基本的方方是使用信号量和PV原语。 信号量S的物理意义:当S≥0的时候表示,某个资源可以使用的数量,当S<0的时候,其绝对值表示等待某个资源的进程数。 一般实现进程间的互斥操作的时候S的初始值为1或资源的数目,实现进程间同步的时候S的初始值为0或某个正整数。 P操作表示进程申请一个资源,其定义如下: S=S-1,如果S≥0,那么执行P操作的进程继续执行,否则执行P操作的进程转换成阻塞状态。 V操作表示进程释放一个资源,其定义如下: S=S+1,如果S≤0,那么从阻塞状态
进程间通信介绍 进程间通信目的 数据传输:一个进程需要将它的数据发送给另一个进程。 资源共享:多个进程之间共享同样的资源。 通知事件:一个进程需要向另一个或一组进程发送消息,通知它(它们)发生了某种事件(如进程终止时要通知父进程)。 进程控制:有些进程希望完全控制另一个进程的执行(如Debug进程),此时控制进程希望能够拦截另 一个进程的所有陷入和异常,并能够及时知道它的状态改变。 进程间通信发展 管道 System V进程间通信 POSIX进程间通信 管道 什么是管道 管道是Unix中最古老的进程间通信的
python中除了 线程互斥锁Lock 还有 GIL锁,GIL锁全称:Global Interpreter Lock,任何Python 线程threading 执行前,必须先获得GIL锁才能执行,当线程获取到GIL锁之后,每执行100条字节码,解释器就自动释放GIL锁,让别的线程有机会执行。
操作系统(Operating System,OS)是计算机系统组成要素,是管理和控制计算机硬件与软件资源的基本软件。操作系统是用户和计算机交互的接口,也是计算机硬件和其他软件交互的接口。操作系统为用户提供各种形式的用户界面,比如Windows的图形用户界面(Graphical User Interface,GUI),Linux的命令行交互Shell。此外,为其它软件的开发提供必要的服务和相应的接口等。操作系统管理着计算机硬件资源,同时按照应用程序的资源请求,分配资源,如划分CPU时间、内存空间的开辟、调用打印机等。
操作系统是管理和控制计算机硬件和软件资源的计算机程序,是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件。注意,这里说的裸机可以是物理机,也可以是虚拟机。随着技术的发展,现在还出现了Docker容器技术,一个Docker容器实际上不一定需要具备完整的系统功能也能够运行程序,其底层是通过宿主机的内核来与硬件进行交互的。
例如,在上面的P1和P2进程中,由于异步性导致程序执行顺序并不确定,但我们必须保证代码1和代码2在代码4之前执行,此时就需要使用进程同步机制实现
(2)不考虑缓存情况,CPU能且只能对内存进行读写,不能访问外设(输入输出设备);
管程的定义是:一个管程定义一个数据结构和能为并发进程在其上执行的一组操作,这组操作能使进程互斥/同步,能改变管程中的数据。
相同: 都在 缓存内核 中 读写 , 先进先出 ,不支持 lseek 之类文件定位操作
摘要总结:本文介绍了一种基于Linux的进程间通信(IPC)机制,即System V IPC(Inter-Process Communication,进程间通信)中的消息队列(Message Queue,MQ)子系统。该子系统提供了在多个进程之间传递消息的功能,并通过Linux内核中的消息队列实现进程间的同步和通信。本文还介绍了如何使用消息队列实现进程间的同步和通信,以及可能出现的死锁问题。
CreateMutex CreateMutex作用是找出当前系统是否已经存在指定进程的实例。如果没有则创建一个互斥体。 互斥对象是系统内核维护的一种数据结构,它保证了对象对单个线程的访问权 互斥对象的结构:包含了一个使用数量,一个线程ID,一个计数器 使用数量是指有多少个线程在调用该对象,线程ID是指互斥对象维护的线程的ID 计数器表示当前线程调用该对象的次数 声明 HANDLE CreateMutex( LPSECURITY_ATTRIBUTESlpMutexAttributes, // 指向安全属性的指针 BOOLbInitialOwner, // 初始化互斥对象的所有者 LPCTSTRlpName // 指向互斥对象名的指针 ); 说明 创建一个互斥体(MUTEX) 返回值 Long,如执行成功,就返回互斥体对象的句柄;零表示出错。会设置GetLastError。即使返回的是一个有效句柄,但倘若指定的名字已经存在,GetLastError也会设为ERROR_ALREADY_EXISTS 参数表 参数 类型及说明lpMutexAttributes SECURITY_ATTRIBUTES,指定一个SECURITY_ATTRIBUTES结构,或传递零值(将参数声明为ByVal As Long,并传递零值),表示使用不允许继承的默认描述符 bInitialOwner Long,如创建进程希望立即拥有互斥体,则设为TRUE。一个互斥体同时只能由一个线程拥有 lpName String,指定互斥体对象的名字。用vbNullString创建一个未命名的互斥体对象。如已经存在拥有这个名字的一个事件,则打开现有的已命名互斥体。这个名字可能不与现有的事件、信号机、可等待计时器或文件映射相符它的具体作用是每调用它一次将互斥对象的计数器减一,直到减到零为止,此时释放互斥对象,并将互斥对象中的线程id 置零。 它的使用条件是,互斥对象在哪个线程中被创建,就在哪个线程里面释放。因为调用的时候会检查当前线程的id是不是与互斥对象中保存的id一致,若一致,则此次操作有效,不一致,则无效。 注解编辑 一旦不再需要,注意必须用CloseHandle函数将互斥体句柄关闭。从属于它的所有句柄都被关闭后,就会删除对象线程中止前,一定要调用ReleaseMutex释放互斥体,如不慎未采取这个措施,就会将这个互斥体标记为废弃(下一个释放的等待函数会返回WAIT_ABANDONED),并自动释放所有权。共享这个互斥体的其他应用程序也许仍 然能够用它,但会接收到一个废弃状态信息,指出上一个所有进程未能正常关闭。这种状况是否会造成影响取决于涉及到的具体应用程序。在Windows系统中,线程可以在等待函数中指定一个此线程已经拥有的互斥体,由于Windows的防死锁机制,这种做法不会阻止此线程的运行。 使用例子编辑 常用操作mutex的函数还有:ReleaseMutex/OpenMutex/WaitForSingleObject/WaitForMultipleObjects。 创建互斥体 h_mutex1=CreateMutex(NULL,FALSE,”mutex_for_readcount”);//创建一个互斥体 检查错误代码 #include <stdio.h> #include <windows.h> …… // main function HANDLE m_hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, “Sample07”);// 检查错误代码 if (GetLastError() == ERROR_ALREADY_EXISTS) { // 如果已有互斥量存在则释放句柄并复位互斥量 CloseHandle(m_hMutex); m_hMutex = NULL; // 程序退出 return FALSE; };//上面这段代码演示了有名互斥量在进程互斥中的用法。代码的核心是CreateMutex()对有名互斥量的创建。CreateMutex() 用于有独占要求的程序 (在其进程运行期间不允许其他使用此端口设备的程序运行,或不允许同名程序运行)。 详细例子 下面这段代码详细介绍了CreateMutex函数的使用方法: #include “stdafx.h”#include “windows.h”int main(int argc, char* argv[]){ HANDLE m_hMutex = CreateMutex(NULL,TRUE,”cplusplus_me”); DWORD dwRet = GetLastError(); if (m_hMutex) { if (ERROR_ALREADY_EXISTS == dwRe
并行: 并行是指两者同时执行,比如赛跑,两个人都在不停的往前跑;(资源够用,比如三个线程,四核的CPU )
进程同步: 并发进程在执行次序上的协调,以达到有效的资源共享和相互合作,使程序执行有可再现性。 进程互斥: 两个并行的进程A、B,如果当A进行某个操作时,B不能做这一操作,进程间的这种限制条件称为进程互斥,这是引起资源不可共享的原因。互斥是一种特殊的同步。 一、进程通信 1.进程通信的概念(是什么?): 进程通信,是指进程之间的信息交换,是操作系统内核层中比较重要的部分。 低级通信:少量数据。信号量。 高级通信:信息量大。 2.进程通信的意义(为什么?): 并发进程之间的相互通信
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