操作系统入门（三）进程间通信看，未来的博客-

一学期的可也算是基本上完了，不知道大家学的怎样。
应朋友之约，我来总结一下这学期学的操作系统课程，方便大家复习。
总纲：https://blog.csdn.net/qq_43762191/article/details/106411766 （带思维导图）

进程间的相互作用

进程间的联系

－资源共享关系
－相互合作关系

同步机制应遵循的准则

 - 空闲让进     - 忙则等待     - 有限等待     - 让权等待 

读者-写者问题

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,但决不允许一个writer进程和其他reader进程或writer进程同时访问共享对象
所谓读者-写者问题（The Reader-Writer Problem）是只保证一个writer进程必须与其他进程互斥地访问共享对象的同步问题

哲学家进餐问题

有五个哲学家，他们的生活方式是交替地进行思考和进餐。哲学家们共用一张圆桌，分别坐在周围的五张椅子上。在圆桌上有五个碗和五支筷子，平时一个哲学家进行思考，饥饿时便试图取用其左、右最靠近他的筷子，只有在他拿到两支筷子时才能进餐。进餐毕，放下筷子继续思考。

解决办法：

①至多只允许四个哲学家同时进餐，以保证至少有一个哲学家能够进餐，最终总会释放出他所使用过的两支筷子，从而可使更多的哲学家进餐。
②仅当哲学家的左、右两支筷子均可用时才允许他拿起筷子进餐。
③规定奇数号哲学家先拿他左边的筷子，然后再去拿他右边的筷子；而偶数号哲学家则相反。

管程

管程引入

为了解决信号量大量的同步操作分散，不利于管理；而且还会因同步操作的使用不当而导致系统死锁，所以引入一种新的同步工具——管程

管程的定义

一个管程定义了一个数据结构和能为并发进程所执行（在该数据结构上）的一组操作，这组操作能同步进程和改变管程中的数据.

管程组成

由定义可知，管程由三部分组成
－局部于管程的共享变量说明
－对该数据结构进行操作的一组过程
－对局部于管程的数据设置初值的语句

进程通信

死锁

产生死锁的原因和必要条件

在多道程序系统中，若对资源的管理、分配和使用不当，也会产生一种危险，即在一定条件下会导致系统发生一种随机性错误——死锁。

产生死锁的原因

竞争资源

多个进程所共享的资源不足，引起它们对资源的竞争而产生死锁
－竞争可剥夺和非剥夺性资源
－竞争非剥夺性资源

进程推进顺序不当引起死锁

进程运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，而导致进程死锁
－进程推进顺序合法
－进程推进顺序非法

产生死锁的四个必要条件

• 互斥条件
  进程要求对所分配的资源进行排它性控制，即在一段时间内某资源仅为一进程所占有

• 请求和保持条件
  当进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放

• 不剥夺条件
  进程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺，只能在使用完时由自己释放

• 环路等待条件
  在发生死锁时必然存在一个进程—资源的环形链

解决死锁的基本办法

• 预防死锁
  通过设置某些限制条件，以破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或几个，来防止发生死锁。

• 避免死锁
  在资源的动态分配过程中，使用某种方法去防止系统进入不安全状态，从而避免了死锁的发生。

• 检测死锁
  检测死锁方法允许系统运行过程中发生死锁。但通过系统所设置的检测机构，可以及时检测出死锁的发生，并精确地确定与死锁有关的进程和资源，然后采取适当措施，从系统中消除所发生的死锁

• 解除死锁
  解除死锁是与检测死锁相配套的一种设施，用于将进程从死锁状态下解脱出来

预防死锁

系统要求所有进程一次性地申请其所需的全部资源，若系统有足够的资源分配给一进程时，便一次把所有其所需的资源分配给该进程，摒弃“请求”条件；在分配时只要有一种资源要求不能满足，则已有的其它资源也全部不分配给该进程，摒弃“保持”条件(静态资源分配法).

摒弃“不剥夺”条件

一个已保持了某些资源的进程，若新的资源要求不能立即得到满足，它必须释放已保持的所有资源

摒弃“环路等待”条件

将所有的资源按类型进行线性排队，并赋予不同的序号 ，所有进程对资源的请求，必须严格按资源序号递增的次序提出.

避免死锁

安全与不安全状态

所谓安全状态，是指系统能按某种进程顺序如（P1，P2，…，Pn）（称<P1，P2，…，Pn>序列为安全序列）来为每个进程分配其所需资源，直至最大需求，使每个进程都可顺利完成

不安全状态

若系统不存在这样一个安全序列，则称系统处于不安全状态

由安全状态向不安全状态的转换

如果不按照安全顺序分配资源，则系统可能由安全状态进入不安 全状态 ，可能发生死锁

银行家算法

银行家算法中的数据结构

可利用资源向量Available

是一个具有m个元素的数组，其中每一个元素代表一类 可利用的资源数目 ，如果Available[j]=k，表示系统中现有Rj类资源有k个

最大需求矩阵Max

是一个n×m的矩阵，它定义了系统中n个进程中的每一个进程，对m类资源的最大需求，如果Max(i,j)=k，表示进程i需要Rj类资源的最大数目为k  

分配矩阵Allocation

一个n×m的矩阵，它定义了系统中每一类资源当前已分配给每一个进程的资源数，如果Allocation(i,j)=k，表示进程i当前已分得Rj类资源的数目为k  

需求矩阵Need

    是一个n×m的矩阵，用以表示每一个进程尚需的各类资源数，如果Need[i,j]=k，表示进程i还需要Rj类资源k个，方能完成其任务 

Need(i,j)=Max(i,j)-Allocation(i,j)

示例

检测死锁

为了检测死锁，系统必须①保存有关资源的请求和分配信息，②提供一种算法，利用这些信息来检测系统是否已进入死锁状态

资源分配图

资源分配图是由一组结点N和 一组边E所组成的一对偶G =(N，E)
结点分为两种结点：进程结点和资源结点；边表示进程和资源的请求分配关系

死锁的解除

－剥夺资源
－撤销进程

其余

未说明的部分：
进程·全家桶