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进程并发与互斥,汇报人目录0102添加目录项标题进程并发与互斥的概念0304进程的并发执行进程的互斥0506进程的同步进程的通信07进程并发与互斥的应用场景Part One单击添加章节标题Part Two进程并发与互斥的概念进程的定义和特性l进程是操作系统中的基本概念,是程序的一次执行过程l进程具有独立性,每个进程都有自己的地址空间和资源l进程具有并发性,多个进程可以同时执行l进程具有动态性,进程在运行过程中可以创建和终止l进程具有异步性,进程之间的执行顺序和完成时间是不确定的l进程具有结构性,进程由程序、数据和进程控制块组成并发与互斥的基本概念并发多个进程同时执行,共享系统资源互斥多个进程对同一资源进行操作时,必须保证同一时间只有一个进程可以访问该资源临界区进程中访问临界资源的那段代码信号量用于实现进程间同步和互斥的机制并发与互斥的关系并发是指多个进程同时执行,共享系统资源互斥是指多个进程不能同时访问同一资源,需要排队等待并发和互斥是进程管理的两个重要概念并发可以提高系统资源的利用率,互斥可以保证数据的正确性和完整性Part Three进程的并发执行并发执行的产生计算机硬件的发展操作系统的支持操应用程序的需求随并发执行的优点并多核CPU、多核GPU作系统提供了进程管着应用程序的复杂性发执行可以提高系统等硬件的发展使得并理、线程管理等功能,和规模增加,并发执的吞吐量、响应时间发执行成为可能使得并发执行成为可行可以提高性能和效和资源利用率,提高能率系统的性能和效率并发执行的特性并发性多个共享性多个异步性进程制约性进程进程可以同时进程可以共享执行顺序不确执行速度可能执行系统资源定,可能相互受到其他进程影响的制约并发执行的优缺点优点提高系统资源利用率,提高系统吞吐量缺点可能导致资源竞争,产生死锁问题优点可以并行处理多个任务,提高处理速度缺点可能导致并发错误,影响系统稳定性Part Four进程的互斥互斥的定义和产生互斥多个产生原因解决方法互斥锁通信号量通进程在同一多个进程同使用互斥锁过加锁和解过计数器来时刻只能有时访问共享或信号量等锁操作来保控制共享资一个进程访资源可能导机制来保证证共享资源源的访问次问共享资源致数据不一共享资源的的正确访问数,保证共致或错误正确访问享资源的正确访问互斥的解决策略信号量通过互斥锁通过信号量集通管程通过管信号量来控制互斥锁来确保过信号量集来程来封装临界进程对临界资同一时间只有控制多个进程资源,确保同源的访问一个进程访问对多个临界资一时间只有一临界资源源的访问个进程访问临界资源互斥的优缺点l优点可以避免多个进程同时访问同一资源,保证数据的正确性和完整性l缺点可能会导致进程间的竞争,降低系统的并发性能l优点可以保证系统的稳定性和安全性,避免死锁等异常情况的发生l缺点可能会导致进程间的等待,降低系统的响应速度和用户体验Part Five进程的同步同步的定义和产生添加标题添加标题同步的定义进程同步是指多个进程在运行过程同步的产生在多任务系统中,多个进程同时运中,为了完成共同的任务,需要相互配合、协调行,可能会出现资源竞争、死锁等问题,因此需工作,使得每个进程都能按照一定的顺序执行要进程同步来保证系统的正常运行添加标题添加标题同步的方法包括信号量、互斥锁、条件变量等同步的作用保证数据的正确性和完整性,避免出现数据不一致、死锁等问题同步的实现方式信号量通过信号量来控制进程间的同步互斥锁通过互斥锁来保证进程间的互斥访问条件变量通过条件变量来等待某个条件满足屏障通过屏障来同步多个进程的执行进度同步的优缺点优点可以保证数据的正确性和一致性,避免出现数据竞争和死锁等问题缺点可能会导致系统资源的浪费,降低系统的性能和效率优点可以避免出现数据不一致和错误,提高系统的可靠性和稳定性缺点可能会导致系统资源的浪费,降低系统的性能和效率Part Six进程的通信进程通信的定义和方式●定义进程通信是指不同进程之间交换信息的过程●方式a.共享内存多个进程共享同一块内存区域,通过读写共享内存实现通信b.消息传递一个进程发送消息,另一个进程接收消息,实现通信c.共享文件多个进程读写同一文件,实现通信d.信号量用于进程间同步和互斥,实现通信e.管道用于进程间单向通信,实现通信f.套接字用于不同机器间的进程通信,实现通信●a.共享内存多个进程共享同一块内存区域,通过读写共享内存实现通信●b.消息传递一个进程发送消息,另一个进程接收消息,实现通信●c.共享文件多个进程读写同一文件,实现通信●d.信号量用于进程间同步和互斥,实现通信●e.管道用于进程间单向通信,实现通信●f.套接字用于不同机器间的进程通信,实现通信进程通信的实现过程共享内存进程消息传递进程共享文件进程信号量进程之之间通过共享内之间通过发送和之间通过读写共间通过信号量进存区域进行通信,接收消息进行通享文件进行通信,行同步和互斥,速度快,但需要信,如管道、消适用于不同计算保证数据的正确同步机制息队列、信号等机之间的进程通性和完整性信进程通信的优缺点优点a.提高系统资源利用率b.提高系统稳定性c.提高系统安全性a.提高系统资源利用率b.提高系统稳定性c.提高系统安全性缺点a.增加系统复杂性b.增加系统开销c.增加系统风险a.增加系统复杂性b.增加系统开销c.增加系统风险Part Seven进程并发与互斥的应用场景并发的应用场景多任务处理同时处理多个任务,网络服务同时处理多个用户的请提高效率求,提高服务质量添加标题添加标题添加标题添加标题并行计算在多个处理器上同时执数据库系统同时处理多个数据库行计算任务,提高计算速度的读写请求,提高数据访问效率互斥的应用场景资源共享多个同步控制多个任务调度多个数据保护多个进程需要共享同进程需要同步执进程需要按照一进程需要保护共一资源,如打印行,如并发编程定的顺序执行,享数据,如数据机、文件等中的锁机制如操作系统中的库系统中的并发任务调度控制同步的应用场景并发编程多个进数据库操作多个网络通信多个客操作系统多个进事务同时访问数据户端同时访问服务程同时执行,需要程同时访问系统资库,需要同步来保器,需要同步来保同步来避免竞争和源,需要同步来避证数据的一致性和证通信的正确性和死锁免资源竞争和死锁完整性效率THANKS汇报人。