操作系統(tǒng)第10講進程管理續(xù)4通信課件

1、操作系統(tǒng)第10講第3章 進程管理(4)(進程通信)主講:閆新慶2012 32022/7/221第3章 進程管理內容提綱3.1 認識進程前的準備 3.2 進程的概念與描述3.3 進程狀態(tài)及其轉換 3.4 進程控制3.5 進程互斥與同步 3.6 進程通信 3.7 死鎖問題 3.8 線程與超級線程 本章小結 習題2022/7/2223.7 進程通信導語: 進程通信是指進程間互相傳遞信息。操作系統(tǒng)可以被看作是各種進程組成。這些進程都具有各自的獨立功能，且大多數(shù)被外部需要而啟動執(zhí)行。一般來說，進程間的通信可以劃分為二種：即控制信息的傳送(低級通信)大批量數(shù)據(jù)傳送(高級通信)進程間同步或互斥，也是使用鎖或

2、信號量進行通信來實現(xiàn)的。低級通信一般只傳送一個或幾個字節(jié)的信息，以達到控制進程執(zhí)行速度的作用。高級通信要傳送大量數(shù)據(jù)。高級通信的目的不是為了控制進程的執(zhí)行速度，而是為了交換信息。2022/7/2233.7 進程通信一、進程間的通信1定義：進程之間相互傳遞消息的過程稱為進程間的通信。2功能：為協(xié)調某一任務，通過發(fā)送消息，使進程之間保持一定的聯(lián)系。二、進程通信類型-低級通信特點：只能用于少量的“狀態(tài)和數(shù)據(jù)控制信息”通信。適用于同步與互斥機制，傳送的是控制信息，19個字節(jié)。）主從式：解決進程能否繼續(xù)執(zhí)行下去。（有固定的主從關系，鍵盤與顯示，計算與打印(讀、)等）其特點： 從進程動作受主進程控制。 主

3、進程可以使用從進程提供的數(shù)據(jù)。 主從之間的關系是固定的 2022/7/2243.7 進程通信二進程通信類型低級通信會話式：(共享存儲區(qū)數(shù)據(jù)結構的交互式進程間通信方式，許可式通信方式，如用戶進程與服務進程，如申請讀寫磁盤的進程與完成讀寫操作的進程。特點：使用進程必須得到服務進程的許可才能激活與使用。服務進程根據(jù)使用進程要求提供服務，服務控制由服務進程自身完成。兩者之間存在固定關系。只能用于少量的狀態(tài)和據(jù)通信。 2022/7/2253.7 進程通信三、進程通信類型高級通信1 類型:(1). 消息通信機制（公用緩沖區(qū)，1973年Hansen提出）消息或郵箱機制則無論接收進程是否已準備好接收消息，發(fā)送

4、進程都將把所要發(fā)送的消息送入緩沖區(qū)或郵箱。消息的一般形式由發(fā)送進程名、接收進程名、數(shù)據(jù)和有關數(shù)據(jù)的操作個部分組成。（圖3.15）。圖3.15消息的組成發(fā)送進程接受進程操作數(shù)據(jù)2022/7/2263.7 進程通信 消息或郵箱機制的特點： 只要存在空緩沖區(qū)或郵箱，發(fā)送進程就可以發(fā)送消息。 發(fā)送進程和接收進程之間無直接連接關系，接收進程可能在收到 某個發(fā)送進程發(fā)來的消息之后，又轉去接收另一個發(fā)送進程發(fā)來 的消息。 發(fā)送進程和接收進程之間存在緩沖區(qū)或郵箱（圖3.16）用來存放 被傳送消息。(2). 共享存儲區(qū)方式與前面三種方式不同，共享存儲區(qū)方式不要求數(shù)據(jù)移動。兩個需要互相交換信息的進程通過對同一共享

5、數(shù)據(jù)區(qū)（shared memory）的操作來達到互相通信的目的。這個共享數(shù)據(jù)區(qū)是每個互相通信進程的一個組成部分。圖3.16緩沖區(qū)或郵箱通信結構PsPr緩沖區(qū)或郵箱2022/7/2273.7 進程通信 低級通信只能獲得進程是否能夠繼續(xù)下去的簡單信息（僅作為一種進程控制的標志），如信號量及PV操作。 高級通信能夠解決一個進程將大批量數(shù)據(jù)傳遞給另一個進程的問題。1. 基于共享存儲區(qū)的通信方式，是效率最高的一種通信機制 原理：在內存中開辟一個區(qū)域，并連入多個進程的虛擬地址空間，當一個進程在該空間（緩沖區(qū)）寫入數(shù)據(jù)后，另一個進程就可以從所連的虛擬地址空間直接進入該區(qū)讀出數(shù)據(jù)，就好像使用私有數(shù)據(jù)一樣方便。

6、進程要求分配一個共享存儲時，核心是先要按進程提供的關鍵字值，查找系統(tǒng)共享存儲區(qū)段表，表存在共享段，則說明該共享段已被其它進程創(chuàng)建，如不存在，則建立一個空閑頁表區(qū)（包括共享段的關鍵字，大小，首地址，存取控制權等）。2022/7/2283.7 進程通信 特點：效率高, 一個進程可以分配多個共享存儲區(qū)，最大值由系統(tǒng)決定。2消息通信機制（公用緩沖區(qū)，1973年Hansen提出）原理: 消息通信機構管理一組空閑緩沖區(qū)消息。 A進程向B進程發(fā)送消息，申請一個緩沖區(qū)，填寫有關 信息后，發(fā)送信號給B進程。 B進程讀取數(shù)據(jù)并釋放消息緩沖區(qū)。2022/7/2293.7 進程通信三、進程通信類型高級通信(續(xù)1) 2

7、消息通信機制（續(xù)）控制信息 Send-pia 發(fā)送進程標志。 Iype 消息類型。Size 消息長度。 Text 消息正文。 Next- ptr 下一個消息的指針。PCB 有關管理消息的數(shù)據(jù)項。Hd-ptr 進程已收到的消息隊列的指針Mutex 對消息隊列進行操作的互斥信號燈。Ssm 接受與發(fā)送進程之間的同步信號量，其值表示接受的消息數(shù)。OS提供接受和發(fā)送兩個調用系統(tǒng)。 2022/7/22103.7 進程通信三、進程通信類型-高級通信(續(xù)2) 2消息通信機制（續(xù)） 發(fā)送進程 開辟一個發(fā)送緩沖區(qū) 填入消息及控制信息 調用發(fā)送消息系統(tǒng)，spn-pir指向緩沖區(qū)首地址。 (5) 接收進程 開辟一個接

8、收緩沖區(qū) 調用接收消息系統(tǒng)調用。 2022/7/22113.7 進程通信三、進程通信類型-高級通信(續(xù)3) 4郵箱通信:郵箱通信就是由發(fā)送進程申請建立一與接收進程鏈接的郵箱。發(fā)送進程把消息送往郵箱，接收進程從郵箱中取出消息，從而完成進程間信息交換。設置郵箱的最大好處就是發(fā)送進程和接收進程之間沒有處理時間上的限制。一個郵箱可考慮成發(fā)送進程與接收進程之間的大小固定的私有數(shù)據(jù)結構，它不像緩沖區(qū)那樣被系統(tǒng)內所有進程共享。郵箱由郵箱頭和郵箱體組成。其中郵箱頭描述郵箱名稱、郵箱大小、郵箱方向以及擁有該郵箱的進程名等。郵箱體主要用來存放消息。郵箱頭發(fā)送進程接受進程 郵箱體 deposit(m)remove(

9、m)圖 3.17 郵箱通信結構2022/7/22123.7 進程通信三、進程通信類型-高級通信(續(xù)4) 3郵箱通信(續(xù)) 信箱類型 公用信箱OS創(chuàng)建，由系統(tǒng)核準使用，系統(tǒng)運行期間，該信箱始終存在。 專用信箱由某個進程創(chuàng)建，創(chuàng)建后指明用戶名。 私用信號量由用戶進程創(chuàng)建，用戶 信箱進程之間的彼此關系 1對1: 收發(fā)進程之間建立一條進程間的通信鏈路。它們之間的交互 不受其它進程影響。 1對多: 廣播式，客戶服務模式。2022/7/22133.7 進程通信多對1: 客戶機對服務器模式，允許一個和多個進程之間進行交互。多對多: 公用信箱關系，多個進程可以向其發(fā)送，也可以接收公用 信箱。 郵箱通信條件 郵

10、箱為空才能發(fā)。 郵箱存在數(shù)據(jù)才能接收。收發(fā)進程之間至少存在一個郵箱。2022/7/22143.7 進程通信三、進程通信類型-高級通信(續(xù)5) 4管道通信 通過管道文件：連接一個讀進程和一個寫進程的文件稱之為管道文件，以實現(xiàn)兩者之間的通信。 特征 采用FIFO的數(shù)據(jù)組織傳輸方式。 能傳送任意量的數(shù)據(jù)。 寫滿則發(fā)送進程自我阻塞，讀空則阻塞。 通信機制的三方協(xié)調能力 接、收進程雙方都存在才能通信。 互斥：寫不能讀，讀不能寫。 同步，收、發(fā)進程互相協(xié)作的機制 2022/7/2215第10講小結2022/7/2216 君辭西行歸塞上，淚兩行，月無光。秦嶺八百無黛色，商都戚容，中秋似冬涼。嫦娥相伴跨三省，衷情長，塞外涼。王倫捧酒踏歌過，太白驚詫，瓊漿何人當？李廣邀月云臺上，論漢賦，話安陽。沙湖為酒滿漢席；嬋娟舞袖