進程間通信

女朋友開着視頻看着我複習!雖然我很冷漠,還是在這一刻,心化了!好了,言歸正傳!

談談我們的進程間通信,上次我們談進程是什麼?進程是社會的一個個人,每個都有自己的財產,都有自己的空間,那麼人需要通信嗎?人需要通信,否則社會不會向前流通,而進程作爲一個個實體也會有自己的溝通,否則一個個憋在那能幹什麼?當然當個笑話聽!這裏面涉及到三個問題,第一是比較棘手的,怎麼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,這對於進程來講也一樣的,而且很多時候兩者會產生衝突造成一些不可預估的結果,我們想人之間有衝突會打架需要調節,進程不一樣的嗎?最後一點是進程間的執行有時是需要秩序的,進程A獲得數據而進程B打印數據,諸如此類。

所以我們歸納進程間通信(IPC)主要解決三個問題:

  1. 在進程間傳遞數據

  2. 進程間約定秩序

  3. 協調對於共享數據的互斥訪問

topic1:

競爭條件:當兩個或多個進程同時訪問某個共享區域時(通常會有讀寫兩種情況),最後的運行結果取決於進程的運行時序,這樣就產生了競爭條件,很經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必需要協調好對於共享數據的互斥訪問,也就是說,必需要有這樣一種機制能夠避免這種競爭的發生!

臨界區的概念:

既然有競爭,那我們就必須要去協調!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,現在怎麼辦,他們自己肯定不想停下來,都想要這個東西,現在我們作爲他們的上級,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,可是這樣對於其他人(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!這種思想的根本在於對於互斥的實現,一個人在做,另外的人只能看!

不知你懂否,看了這麼久,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,因爲事實上,進程真正訪問共享區域的只有一部分時間而已,爲了把互斥做得更細緻,我們要往下走!

一個進程訪問共享區域的那部分代碼,我們不妨稱之臨界區,其實名字無所謂,但是這個考試或者面試經常考,而且很多人誤以爲是內存或者資源,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,這麼多人,都某個點開出來那麼肯定會堵車,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:

  1. 基本條件,解決互斥

  2. 你的方案不應該對cpu速度和這類條件作任何假設,這個很容易理解,cpu的執行在多道程序模型下是具有不可再現性的!

  3. 因爲臨界區互斥,A進程在佔用,B進程阻塞,但是C進程不能因爲B進程的阻塞阻塞,也就是說不要引起無關人的損傷!

  4. A執行,B阻塞,你讓我一直等!no!那我還咋混!笑話聽。

    上面最後兩點涉及到後面會談到的死鎖,活鎖,飢餓,反正大家記住,系統就是要讓每個進程都能安安穩穩的執行!

說白了,比較好的結果就,A執行,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!

這個爲了講清楚,我不想講的很籠統,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,來了沒有啊!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,很多其他開發你自然理解了!

我們說忙等待,如何實現互斥?

籠統的講,忙等待實現互斥是通過不斷的檢測一個狀態變量,當這個狀態變量爲某個值的時候就往下執行!你也可以按你的思路理解,這個狀態變量,就像一把鎖,你不斷去看開了沒有,也可以理解爲一個信號燈,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執行完後進程2,3,4.。。依次執行,如何實現?我們通過時間中斷,每次時間中斷後更新進程x的執行時間,到了時間了,對不起了您,收拾東西先回去吧!所以如果你關了中斷,這就是開了外掛啊,哥想執行多久就執行多久,誰還能搶奪我的時間,我得資源?可是這樣帶來了一些問題,第一用戶沒有權利開關中斷,限於內核編程,另外現在cpu多核,關一般關一個核的中斷,最後,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,現在這種方式不是很有用。

second:嚴格交替法,設置一個變量不妨爲x,這種方法在進程1和進程0間討論,設x最開始爲0,進程0不斷對x檢測看是否爲0,進程1不斷對x檢測看是否爲1,這裏先敘述到這,下章再續

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