1、操作系統(tǒng)答案集團企業(yè)公司編碼：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689/TT289- 管程的signal操作和信號量的signal操作有什么不同？管程的signal操作在以下情況下是不能繼續(xù)進行的：當執(zhí)行signal操 作并且無等待線程時，那么系統(tǒng)會忽略signal操作，認為signal操作 沒有發(fā)生過。如果隨后執(zhí)行wait操作，那么相關的線程就會被阻塞。然 后在信號量中，即使沒有等待線程，每個signal操作都會是相應的信號 量值增加。接下來的等待操作因為之前的信號量值的增加而馬上成功進 行。6. 17假設signal語句只能作為一個管程中的最后一條語句出現(xiàn)，可以怎樣簡

2、 化6.7節(jié)所描述的實現(xiàn)？如果signal語句作為最后一條語句出現(xiàn)，那么鎖會使發(fā)出信號的進程轉(zhuǎn) 化成接受信號的進程。否則，發(fā)出信號的進程將解鎖，并且接受信號的 進程則需要和其他進程共同操作獲得鎖從而使操作繼續(xù)下去。6. 21假設將管程中的wait和signal操作替換成一個單一的構件await （B）,這里B是一個普通的布爾表達式，進程執(zhí)行直到B變成真a.用這種方法寫一個管程實現(xiàn)讀者一作者問題。b.解釋為什么一般來說這種結(jié)構實現(xiàn)的效率不高。c.要使這種實現(xiàn)達到高效率需要對await語句加上哪些限制？（提示，限制B的一般性，參見Kessels 1977.）a.讀者一作者問題可以進行以下修改，修改

3、中產(chǎn)生了 await聲明：讀者 可以執(zhí)行"await (activewriters=O&&waitingwriters=O)”來確保 在進入臨界區(qū)域時沒有就緒的作者和等待的作者。作者可以執(zhí)行uawait (activewriters=O&&activereaders=O) n 來確保互斥。b.在signal操作后，系統(tǒng)檢查滿足等待條件滿足的等待線程，檢查其中 被喚醒的等待線程。這個要求相當復雜，并且可能需要用到交互的編 譯器來評估在不同時間點下的條件。可以通過限制布爾條件，使布爾 變量和其他部分分開作為獨立的程序變量(僅僅用來檢查是否相等的 一個靜態(tài)值

4、)。在這種情況下，布爾條件可以傳達給運行時系統(tǒng)，該 系統(tǒng)可以執(zhí)行檢查每一個它所需要的時間，以確定哪些線程被喚醒。6. 23為什么Solaris、Linux和Windows2000都使用自旋鎖作為多處理器系統(tǒng) 的同步機制而不作為單處理器系統(tǒng)的同步機制？Solaris, Linux和Windows2000中只有在多處理器系統(tǒng)才能使用自旋鎖 作為一個同步機制。自旋鎖不適合單處理器的系統(tǒng)，因為打破了這一進 程的自旋鎖只有通過執(zhí)行不同的進程才可以得到。如果這一進程不會放 棄此處理器，其他進程就無法設置第一個進程所要求的程序條件，從而 不能繼續(xù)操作。在一個多處理器系統(tǒng)，其他進程執(zhí)行其他處理器，從而 修改程

5、序狀態(tài)從自旋鎖中釋放第一個進程。6. 24在基于日志的系統(tǒng)中可以給事務提供支持，在相應日志記錄寫到穩(wěn)定存 儲之前不能允許真正地更新數(shù)據(jù)項。為什么這個限制是必需的？ 如果事務需要放棄，那么更新的數(shù)據(jù)項的值應該要恢復到原來的值。這 就需要原來值的數(shù)據(jù)在進行操作之前完成更新。6. 25證明兩段鎖協(xié)議能確保沖突的串行執(zhí)行。調(diào)度是指一個或多個事務的執(zhí)行順序。一個串行調(diào)度是指每個事務執(zhí)行 的原子調(diào)度。如果一個調(diào)度由兩個不同的事務組成，通過連續(xù)的操作從 這兩個事務中獲得相同的數(shù)據(jù)，并至少有一個write操作，然后有所謂 的沖突。如果一個調(diào)度可以通過一系列非沖突操作的交換而轉(zhuǎn)化成串行 調(diào)度，那么這個調(diào)度為是沖

6、突可串行化。這兩階段加鎖協(xié)議確保沖突串行化，因為獨占鎖（這是用于寫操作）必 須連續(xù)收購，不釋放任何鎖在獲取（增長）的階段。其他事務希望獲得 同樣的鎖必須等待第一個事務開始釋放鎖。通過要求任何鎖必須首先釋 放所有鎖，從來避免潛在的沖突。6. 26分配一個新時間戳給已經(jīng)恢復到原值的事務有什么影響？對于新進入系 統(tǒng)進程的事務，其所賦予的時間戳是如何大于原先事務的時間戳的？ 在原先事務的訪問變量改變后執(zhí)行事務，那么相應的事務也恢復到原先 的值。如果他們沒有執(zhí)行此項操作（也就是說沒有重復的原先事務的訪 問變量值），那么這些操作在適當?shù)臅r候就不會受到約束。6. 27假設數(shù)目有限的資源中的一個單一的資源型必

7、須加以管理。進程需要一 定數(shù)量的這種資源，一旦用完將釋放它們。例如，許多商業(yè)軟件包提供 了一定數(shù)量的許可證，這表明一些應用程序可以同時運行.當應用程序啟 動時，許可證的計數(shù)遞減。當申請終止，許可證計數(shù)遞增。如果所有的 許可證都在使用，那么要求啟動該應用程序的申請被剝奪了。只有當現(xiàn) 有的許可證持有人終止申請并切許可證已經(jīng)返還，那么這種申請將被授 予.下列程序段是用來管理一個數(shù)目有限的情況下的可用資源。最多的資 源數(shù)量和一些可用的資源數(shù)量如下所示：#defineMAXRES0URCES5intavailabl©resources=MAXRESOURCES;Whenaprocesswish

8、estoobtainanumberofresources, itinvokesthe decreasecount()function：/*decreaseavailableresourcesbycountresources*/ /*returnOifsufficientresourcesavailable, */otherwisereturn-1*/intdecreasecount(intcount)if (availableresources<count)return-1;else availableresources-=count;returnO;)Whenaprocesswants

9、toreturnanumberofresources, itcallsthede-creasecount()function: /*increaseavailableresourcesbycount*/ intincreasecount(intcount) availableresources+=count;returnO;前面的程序段將會產(chǎn)生一個競爭的條件。如下：a.確定數(shù)據(jù)參與競爭b.當競爭的條件發(fā)生時，確定代碼段的位置（或是區(qū)域）c.利用Java同步，確定競爭的條件，同時修改decreaseCount （）以使 一個線程在沒有足夠的現(xiàn)有的資源下阻塞。a.確定數(shù)據(jù)參與競爭：可以利用的變量資

10、源b.當競爭的條件發(fā)生時，確定代碼段的位置（或是區(qū)域）：代碼使現(xiàn)有 的資源遞減和代碼現(xiàn)有資源遞增的聲明可以放在競爭的條件。c.使用信號量，確定競爭條件:使用信號量表示當前可用資源變量，并且 用信號量遞增和信號量遞減的操作代替遞增和遞減的操作。7. 1假設有如圖7.1所示的交通死鎖。a.證明這個例子中實際上包括了死鎖的四個必要條件。b.給出一個簡單的規(guī)則用來在這個系統(tǒng)中避免死鎖。a.死鎖的四個必要條件：（1）互斥；（2）占有并等待；（3）非搶占；（4）循環(huán)等待。 互斥的條件是只有一輛車占據(jù)道路上的一個空間位置。占有并等待表示 一輛車占據(jù)道路上的位置并且等待前進。一輛車不能從道路上當前的位 置移動

11、開（就是非搶占）。最后就是循環(huán)等待，因為每個車正等待著隨 后的汽車向前發(fā)展。循環(huán)等待的條件也很容易從圖形中觀察到。b. 一個簡單的避免這種的交通死鎖的規(guī)則是，汽車不得進入一個十字路 口如果明確地規(guī)定，這樣就不會產(chǎn)生相交。7.2考慮如下的死鎖可能發(fā)生在哲學家進餐中，哲學家在同個時間獲得筷 子。討論此種情況下死鎖的四個必要條件的設置。討論如何在消除其中 任一條件來避免死鎖的發(fā)生。死鎖是可能的，因為哲學家進餐問題是以以下的方式滿足四個必要條 件：1）相斥所需的筷子，2）哲學家守住的筷子在手，而他們等待其他 筷子，3）沒有非搶占的筷子，一個筷子分配給一個哲學家不能被強行拿 走，4）有可能循環(huán)等待。死鎖

12、可避免克服的條件方式如下：1）允許同 時分享筷子，2）有哲學家放棄第一雙筷子如果他們無法獲得其他筷子， 3）允許筷子被強行拿走如果筷子已經(jīng)被一位哲學家了占有了很長一段時 間4）實施編號筷子，總是獲得較低編號的筷子，之后才能獲得較高的編 號的筷子。7.3一種可能以防止死鎖的解決辦法是要有一個單一的，優(yōu)先于任何其他資 源的資源。例如，如果多個線程試圖訪問同步對象A?E,那么就可能發(fā) 生死鎖。（這種同步對象可能包括互斥體，信號量，條件變量等），我 們可以通過增加第六個對象來防止死鎖。每當一個線程希望獲得同步鎖 定給對象A?E,它必須首先獲得對象F的鎖.該解決方案被稱為遏制： 對象A?E的鎖內(nèi)載對象F

13、的鎖。對比此方案的循環(huán)等待和Section7. 4. 4的循環(huán)等待。這很可能不是一個好的解決辦法，因為它產(chǎn)生過大的范圍。盡可能在狹 隘的范圍內(nèi)定義死鎖政策會更好。7.4對下列問題對比循環(huán)等待方法和死鎖避免方法（例如銀行家算法）：a.運行費用b.系統(tǒng)的吞吐量死鎖避免方法往往會因為追蹤當前資源分配的成本從來增加了運行費 用。然而死鎖避免方法比靜態(tài)地防止死鎖的形成方法允許更多地并發(fā)使 用資源。從這個意義上說，死鎖避免方案可以增加系統(tǒng)的吞吐量。7.5在一個真實的計算機系統(tǒng)中，可用的資源和進程命令對資源的要求都不 會持續(xù)很久是一致的長期（幾個月）。資源會損壞或被替換，新的進程 會進入和離開系統(tǒng)，新的資源

14、會被購買和添加到系統(tǒng)中。如果用銀行家 算法控制死鎖，下面哪些變化是安全的（不會導致可能的死鎖），并且 在什么情況下發(fā)生？a.增加可用資源（新的資源被添加到系統(tǒng)） b.減少可用資源（資源被從系統(tǒng)中永久性地移出）C.增加一個進程的Max （進程需要更多的資源，超過所允許給予的資源）d.減少一個進程的Max （進程不再需要那么多資源）e.增加進程的數(shù)量f.減少進程的數(shù)量a.增加可用資源（新的資源被添加到系統(tǒng)）：這個可以在沒有任何問題 的情況下安全地改變b.減少可用資源（資源被從系統(tǒng)中永久性地移出）：這可能會影響到系 統(tǒng)，并導致可能性死鎖因為系統(tǒng)的安全性假定其擁有一定數(shù)量的可用 資源c.增加一個進程的Max （進程需要更多的資源，超過所允許給予的資 源）：這可能會影響到系統(tǒng)，并可能導致死鎖d.減少一個進程的Max （進程不再需要那么多資源）：這個可以在沒有 任何問題的情況下