系统集中式和分布式操作系统中的同步互斥比较教学

集中式和分布式操作系统中的同步互斥比较教学

摘要:本文对集中式操作系统和分布式操作系统中的同步互斥机制进行了对比分析,并对这两种系统中的互斥策略通过比较教学法进行了进一步研究。

关键词:操作系统;集中式系统;分布式操作系统;同步;互斥

1引言

分布计算系统中的各种资源是在地理上和物理上分布的,这种分布会造成信号传播过程中的延迟以及部分失效,因此与单机操作系统相比,分布计算系统的资源管理和资源调度更加复杂。

在研究生的“分布式操作系统”和本科生的“操作系统”教学过程中,通过分布式系统和集中式系统中对资源的同步互斥机制进行比较教学,使得学生对互斥算法的了解更为透彻,分别取得了较好的教学效果。

2系统中的同步

无论集中式系统还是分布式系统中,为了实现多进程有效共享系统中的各类资源,都需要用同步机构进行互斥控制系统进行资源的调度和管理。在单机集中式系统中通常使用信号灯以及P-V操作进行同步控制并实现互斥算法,而在分布式系统中使用报文进行通信以实现互斥控制。由于集中式系统和分布式系统所采用的同步机构不同,因此要求也不同。

集中式系统和分布式系统中实现同步均可以用硬件方法也可以用软件方法,通过比较教学使学生加深理解。

2.1集中式系统中的同步

集中式系统中同步的硬件实现方法是借助于TS(Test and Set) 、C ompare-and-Swap以及F etc h-and-Add等硬件机器指令,具体做法是通过为每个可共享的资源设置一个锁,通过进入临界区时的关锁和退出临界区时的开锁以达到对共享的临界资源的互斥同步控制。该方法虽然可以实现互斥且实现简单,但是不符合“让权等待”的同步机制准则。

集中式系统中同步的软件实现方法通常是采用信号量机制。最简单的是整型信号量机制,通过两个标准的P、V操作实现资源的互斥使用。为了使得多个同类资源能够被有效的互斥使用,在信号量机制的概念中引入记录型信号量加以实现。采用AND型信号量可以较为有效的避免多个进程同时要求多种共享资源时发生死锁的问题。为了让进程能够一次使用多个同类资源而且不用进行多次等待操作(P操作),又使用信号量集机制进行控制。