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進程間通信(IPC)解決和問題和算法

  發(fā)布時間:2012-05-11 10:19:22   作者:佚名   我要評論
談談我們的進程間通信,上次我們談進程是什么?進程是社會的一個個人,每個都有自己的財產(chǎn),都有自己的空間,那么人需要通信嗎

談談我們的進程間通信,上次我們談進程是什么?進程是社會的一個個人,每個都有自己的財產(chǎn),都有自己的空間,那么人需要通信嗎?人需要通信,否則社會不會向前流通,而進程作為一個個實體也會有自己的溝通,否則一個個憋在那能干什么?當然當個笑話聽!這里面涉及到三個問題,第一是比較棘手的,怎么把信息從一個進程傳給另外一個進程?這個我們這樣想,人在社會上生存是不是要交流,你給老外講中文他能聽懂?所以信息必須以一種約定好的規(guī)格傳遞,當然,這只是我這樣想。第二點,人在社會中生存,我們都會有競爭,我們都需要搶奪資源,這對于進程來講也一樣的,而且很多時候兩者會產(chǎn)生沖突造成一些不可預估的結(jié)果,我們想人之間有沖突會打架需要調(diào)節(jié),進程不一樣的嗎?最后一點是進程間的執(zhí)行有時是需要秩序的,進程A獲得數(shù)據(jù)而進程B打印數(shù)據(jù),諸如此類。 所以我們歸納進程間通信(IPC)主要解決三個問題:在進程間傳遞數(shù)據(jù)進程間約定秩序協(xié)調(diào)對于共享數(shù)據(jù)的互斥訪問 topic1: 競爭條件:當兩個或多個進程同時訪問某個共享區(qū)域時(通常會有讀寫兩種情況),最后的運行結(jié)果取決于進程的運行時序,這樣就產(chǎn)生了競爭條件,很經(jīng)典的問題就是對文件的讀寫,一個在讀,一個在寫,讀出來的東西很可能不是你想要的,所有IPC必需要協(xié)調(diào)好對于共享數(shù)據(jù)的互斥訪問,也就是說,必需要有這樣一種機制能夠避免這種競爭的發(fā)生! 臨界區(qū)的概念: 既然有競爭,那我們就必須要去協(xié)調(diào)!如何避免?比如張三和李四都想要某個東西,兩個人打起來了,現(xiàn)在怎么辦,他們自己肯定不想停下來,都想要這個東西,現(xiàn)在我們作為他們的上級,肯定要說,你們不要打了,讓其中一個拿走這個東西,或者更好的建議是,我們在之前就應該分配好,在更高的層次上說,比如張三就應該先拿走這個東西,可是這樣對于其他人(其他進程)是不公平的,所以誰先到先得,我們只需要保證,當他拿到這個東西的時候,其他人不能搶奪,拿不走,同樣的思想,運用在進程上!這種思想的根本在于對于互斥的實現(xiàn),一個人在做,另外的人只能看! 不知你懂否,看了這么久,其實我們就是在探討一個問題,上面的問題3,如何達到互斥訪問,但是這樣的描述其實還不夠精確,因為事實上,進程 真正訪問共享區(qū)域的只有一部分時間而已,為了把互斥做得更細致,我們要往下走!一個進程訪問共享區(qū)域的那部分代碼,我們不妨稱之臨界區(qū),其實名字無所謂,但是這個考試或者面試經(jīng)??迹液芏嗳苏`以為是內(nèi)存或者資源,不要鬧了笑話!那我們以這樣的視角看,大家都有開車的時候,這么多人,都某個點開出來那么肯定會堵車,那我們只要讓大家錯開時間段出來就好了啊! 當然這依然是一個很粗的模型,事實上,我們需要提出一個方案(也就是一個算法)解決互斥(如同解決交通堵塞問題一樣),這個方案最好應該滿足以下的條件: 基本條件,解決互斥 你的方案不應該對cpu速度和這類條件作任何假設(shè),這個很容易理解,cpu的執(zhí)行在多道程序模型下是具有不可再現(xiàn)性的! 因為臨界區(qū)互斥,A進程在占用,B進程阻塞,但是C進程不能因為B進程的阻塞阻塞,也就是說不要引起無關(guān)人的損傷! A執(zhí)行,B阻塞,你讓我一直等!no!那我還咋混!笑話聽。 上面最后兩點涉及到后面會談到的死鎖,活鎖,饑餓,反正大家記住,系統(tǒng)就是要讓每個進程都能安安穩(wěn)穩(wěn)的執(zhí)行! 說白了,比較好的結(jié)果就,A執(zhí)行,B等一會,A走了,B跑,大家走,理想的效果! 下面就這個算法向大家介紹一些比較典型的算法! 這個為了講清楚,我不想講的很籠統(tǒng),首先大家要知道從大的角度看,有兩種方式,忙等待與非忙等待! 忙等待和非忙等待不是兩種算法,而是兩種思路,下面包括實際的解決方法,其實忙等待和非忙等待是很經(jīng)典的兩個模型,不僅在進程通信有這個概念,其實就是事件模型,當某個事件發(fā)生的時候,你如何知道?比如你在等某一個人,如果你很急,你可能會不斷跑到門口去看,來了沒有??!這就是忙等待,非忙等待就是我在這睡覺,咦,有人敲門了,好,等到了!這個聽懂了,很多其他開發(fā)你自然理解了! 我們說忙等待,如何實現(xiàn)互斥? 籠統(tǒng)的講,忙等待實現(xiàn)互斥是通過不斷的檢測一個狀態(tài)變量,當這個狀態(tài)變量為某個值的時候就往下執(zhí)行!你也可以按你的思路理解,這個狀態(tài)變量,就像一把鎖,你不斷去看開了沒有,也可以理解為一個信號燈,隨你的想法了,但是思想都是一樣的! 忙等待的幾個算法: first:禁止中斷,這種方法你需要知道一個前提,我們需要讓進程1執(zhí)行完后進程2,3,4.。。依次執(zhí)行,如何實現(xiàn)?我們通過時間中斷,每次時間中斷后更新進程x的執(zhí)行時間,到了時間了,對不起了您,收拾東西先回去吧!所以如果你關(guān)了中斷,這就是開了WG啊,哥想執(zhí)行多久就執(zhí)行多久,誰還能搶奪我的時間,我得資源?可是這樣帶來了一些問題,第一用戶沒有權(quán)利開關(guān)中斷,限于內(nèi)核編程,另外現(xiàn)在cpu多核,關(guān)一般關(guān)一個核的中斷,最后,你掌控了全局的壽命,這不是很安全的做法,要是你小子不把時間給其他人咋辦?所以,現(xiàn)在這種方式不是很有用。 second:嚴格交替法,設(shè)置一個變量不妨為x,這種方法在進程1和進程0間討論,設(shè)x最開始為0,進程0不斷對x檢測看是否為0,進程1不斷對x檢測看是否為1,這里先敘述到這,下章再續(xù)。

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