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进程同步机制

2013年10月12日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1694字 ⁄ 字号 评论关闭

进程之间的通讯:

当线程分属于不同进程,也就是分驻在不同的地址空间时,它们之间的通讯需要跨越地址空间的边界,便得采取一些与同一进程中不同线程间通讯不同的方法。

1、 Windows专门定义了一个消息:WM_COPYDATA,用来在线程之间搬移数据,――不管两个线程是否同属于一个进程。同时接受这个消息的线程必须有一个窗口,即必须是UI线程。WM_COPYDATA必须由SendMessage()来发送,不能由PostMessage()等来发送,这是由待发送数据缓冲区的生命期决定的,出于安全的需要。

2、 WM_COPYDATA效率上面不是太高,如果要求高效率,可以考虑使用共享内存(Shared Memory)。使用共享内存要做的是:设定一块内存共享区域;使用共享内存;同步处理共享内存。
第一步:设定一块内存共享区域。首先,CreateFileMapping()产生一个file-mapping核心对象,并指定共享区域的大小。MapViewOfFile()获得一个指针指向可用的内存。如果是C/S模式,由Server端来产生file-mapping,那么Client端使用OpenFileMapping(),然后调用MapViewOfFile()。
第二步:使用共享内存。共享内存指针的使用是一件比较麻烦的事,我们需要借助_based属性,允许指针被定义为从某一点开始起算的32位偏移值。
第三步:清理。UnmapViewOfFile()交出由MapViewOfFile()获得的指针,CloseHandle()交出file-mapping核心对象的handle。
第四步:同步处理。可以借助Mutex来进行同步处理。

3、 IPC
1)Anonymous Pipes。Anonymous Pipes只被使用于点对点通讯。当一个进程产生另一个进程时,这是最有用的一种通讯方式。
2)Named Pipes。Named Pipes可以是单向,也可以是双向,并且可以跨越网络,步局限于单机。
3)Mailslots。Mailslots为广播式通讯。Server进程可以产生Mailslots,任何Client进程可以写数据进去,但是只有Server进程可以取数据。
4)OLE Automation。OLE Automation和UDP都是更高阶的机制,允许通讯发生于不同进程间,甚至不同机器间。
5)DDE。DDE动态数据交换,使用于16位Windows,目前这一方式应尽量避免使用。

 

 

信号量(Semaphore)及PV操作
优:PV操作能够实现对临界区的管理要求;实现简单;允许使用它的代码休眠,持有锁的时间可相对较长。
缺:一个信号量只能置一次初值,以后只能对之进行p操作或v操作。
由此也可以看到,信号量机制必须有公共内存,不能用于分布式操作系统,这是它最大的弱点。信号量机制功能强大,但使用时对信号量的操作分散,而且难以控制,读写和维护都很困难。加重了程序员的编码负担;核心操作P-V分散在各用户程序的代码中,不易控制和管理;一旦错误,后果严重,且不易发现和纠正。

自旋锁:
优:旋锁是为了保护共享资源提出的一种锁机制; 调用者申请的资源如果被占用,即自旋锁被已经被别的执行单元保持,则调用者一直循环在那里看是否该自旋锁的保持着已经释放了锁; 低开销;安全和高效;
缺:自旋锁是一种比较低级的保护数据结构和代码片段的原始方式,可能会引起以下两个问题;
(1)死锁
(2)过多地占用CPU资源
传统自旋锁由于无序竞争会导致“公平性”问题

管程:【再细看】
优: 集中式同步进程——管程。其基本思想是将共享变量和对它们的操作集中在一个模块中,操作系统或并发程序就由这样的模块构成。这样模块之间联系清晰,便于维护和修改,易于保证正确性。
缺:如果一个分布式系统具有多个CPU,并且每个CPU拥有自己的私有内存,它们通过一个局域网相连,那么这些原语将失效。而管程在少数几种编程语言之外又无法使用,并且,这些原语均未提供机器间的信息交换方法。

会合:
进程直接进行相互作用

分布式系统:
消息和rpc
由于在分布式操作系统中没有公共内存,因此参数全为值参,
而且不可为指针。

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