操作系统 第二章 进程通信+线程--笔记
进程通信的类型
高级通信机制可归结为四大类
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共享存储器系统（操作存储区方式）
相互通信的进程共享某些数据结构或共享存储区
a.基于共享数据结构的通信方式（低级）
各进程公用某些数据结构，借以实现诸进程间的的信息交换
程序员：提供对公用数据结构的设置及对进程间同步的处理。
操作系统：提供共享存储器。
特点：复杂、效率低，只适合传递喜爱那个对少量的数据
b.基于共享存储区
在存储器中划出了一块共享存储区，诸进程可通过对共享存储区中数据的读或写来实现通信。
进程通信前先向系统申请获得共享存储区中的一个分区，并指定该分区的关键字；若系统已经分给了其他进程，则将该分区的描述符返回给申请者，申请者把获得的共享存储分区连接到本进程上；此后，便可像读、写普通存储器一样地读、写该公用存储分区。多进程借助该区通信。 -
消息传递系统（发–收方式）
最广泛使用的一种，进程间的数据交换，以格式化的消息为单位。屏蔽底层复杂的操作。
单机：操作系统底层编程中的消息传递系统调用。
计算机网络：消息成为报文。程序员直接利用系统提供的一组通讯命令（原语）进行通信 -
管道通信（中间文件方式）
所谓管道，是指用于连接读进程和写进程，以实现通信的一个共享文件，又名pipe文件
向共享文件输入的写进程以***字符流形式***将大量数据送入管道；而接收管道输出的读进程则从管道中接受（读）数据
4.Client-Server system
消息传递通信的实现方法
1.直接通信方式
发送进程利用操作系统所提供的发送命令（原语），直接把消息发给目标进程。此时发送进程和接收进程都以显式方式提供对方的表示符。通常利用通信命令（原语）：
Send（）、Receive（）
【例】
2.间接通信方式（即可实时通信，又可非实时通信）
基于共享数据结构的实体用来暂存发送给目标进程的消息；接收进程则从该实体中取出消息，通常把这种实体称为信箱
消息传递系统的实现
1.通信链路的建立
2.消息格式
3.同步方式
消息缓冲队列通信机制
美国Hansan提出，在RC4 4000系统上实现。
1.不需要管理链路
2.定义简单数据结构（消息格式）
3.实现发送和接收的操作原语
认识线程
多道程序管理中，追求效率的目的下实现并发，便引入了线程
并发性与效率的讨论（利用进程实现的多道程序中）：
进程是一个可拥有资源的独立单位；是一个可独立调度和分配资源的基本单位
多线程OS中，一个进程包括多个线程，每个线程都是利用CPU的基本单位。
线程的信息（TCB）
标识符、运行状态、优先级、寄存器状态、堆栈。。。。。。
创建新线程：利用线程创建函数，创建完成后，返回一个线程标识符供以后使用。
线程被终止：不立即释放资源，只有当进程中其他线程执行分离函数后资源才会分离出来，被其他线程使用；被终止而未被释放资源的线程仍可被需要它的线程调用，使其重新恢复运行。
多线程系统中的进程
进程只适用于分配系统资源，包括多个线程，不是执行实体，线程在进程范围内作为执行实体
线程与进程的比较
- 调度：线程作为CPU调度的基本单位，而进程只作为其他资源分配单位
- 并发性：进程之间可以并发，实质上是不同进程的两个线程并发。一个进程的多个线程也可并发。
- 拥有资源：进程间的资源相互独立；统一进程间的线程间共享；某个进程内的线程在其他进程不可见
- 系统开销：线程上下文切换在同进程下切换的快。因为同进程内线程共享内存地址和打开的文件资源
线程的管理
1.互斥锁–适用于高频度使用的关键共享数据和程序段（unlock和lock两个锁操作原语） 2.条件变量 与互斥锁一起使用，锁能保证互斥进入临界区，利用条件变量使线程阻塞 注意不满足条件时，wait条件变量： 释放互斥锁，进程阻塞在条件变量指向队列中，被唤醒后要重新再设互斥锁 3.信号量 私用信号量：用于同进程的线程同步 公用信号量：用于不同进程间