进程并发控制：互斥与同步在消息传递通信中的应用

第3章进程并发控制中的核心内容主要围绕着互斥与同步的概念展开，这是在多道程序环境下管理并发进程的关键机制。首先，我们了解进程的并发控制，即多个进程如何在共享资源和执行顺序上进行协调，以避免数据不一致和时间相关错误。 1. **直接通信方式**：在消息传递通信中，源进程直接使用操作系统提供的发送命令将消息发送给目标进程。这种方式要求双方明确指定对方的标识符，确保消息的准确传递。 2. **互斥与同步的概念**： - **同步**（也称直接相互制约）：指并发执行的进程为了共同完成任务，需要在特定点上进行协作和等待，比如通过消息传递来协调各自的行为。 - **互斥**（间接相互制约）：强调的是对共享资源的竞争，当一个进程占用资源时，其他进程必须等待，以保证数据一致性。例如，打印机就是一个典型的临界资源。 3. **前趋图（PrecedenceGraph）**：作为一种工具，前趋图用来描述进程间的关系，有向无环图(DAG)形式可以清晰地表示出进程执行的依赖关系，帮助理解和设计进程同步策略。 4. **临界资源**：操作系统中的一个关键概念，它限制一次只允许一个进程访问，确保资源的正确使用。如打印机或共享变量，需要通过互斥来保护。 5. **进程互斥与临界区**：进程互斥的核心在于确保临界区（进程中访问共享资源的部分）的单例访问，防止并发操作导致的数据冲突。 6. **进程同步**的实现方法可能包括信号量、管程（Monitor）等技术，它们提供了控制进程执行顺序的手段，如设置信号量来管理对共享资源的访问，或者使用管程中的互斥锁（Mutex）来实现互斥。 7. **并发执行的示例**：通过前趋图和具体的实例（如图3-3和图3-4）展示并发执行时进程间的依赖关系和同步/互斥机制的应用。 这一章节深入探讨了并发控制中的互斥与同步问题，提供了基本的理论框架和实践手段，这对于理解操作系统如何管理和协调多进程环境下的行为至关重要。掌握这些概念和技术对于编写并行和分布式系统程序、处理并发问题以及解决死锁和饥饿等问题具有重要意义。