操作系统中的协作进程

在本文中，您将了解操作系统中的协作进程及其各种方法。

什么是协作进程？

计算机系统中存在各种进程，它们可以是独立的，也可以是操作系统中运行的协作进程。当系统中运行的任何其他进程不会影响某个进程时，该进程被认为是独立的。独立进程不与其他进程共享任何数据。另一方面，协作进程可能会受到系统中运行的任何其他进程的影响。协作进程与其他进程共享数据。

操作系统中协作进程的优势

操作系统中协作进程有多种优势。协作系统的某些优势如下：

1. 信息共享

协作进程可用于在各种进程之间共享信息。这可能涉及到访问相同的文件。需要一种技术，以便进程可以并发访问这些文件。

2. 模块化

模块化是指将复杂任务分解为更小的子任务。不同的协作进程可以完成这些更小的子任务。因此，所需任务可以更快、更高效地完成。

3. 计算加速

协作进程可用于同时完成单个任务的子任务。它通过允许任务更快地完成来提高计算速度。但是，这只有在系统包含多个处理元素的情况下才有可能。

4. 便利性

用户需要执行多项任务，例如打印、编译、编辑等。如果这些活动可以通过协作进程进行管理，则会更加方便。

协作进程的并发执行需要允许进程通信和同步其操作的系统。

协作进程的方法

协作进程可以通过共享数据或消息相互协调。方法如下：

1. 通过共享进行协作

进程可以通过共享数据进行协作，包括变量、内存、数据库等。临界区提供数据完整性，并且写入是互斥的，以避免数据不一致。

这里，您将看到一个显示通过共享进行协作的图表。在该图表中，进程 P1 和 P2 可以通过使用文件、数据库、变量、内存等共享数据进行协作。

2. 通过通信进行协作

协作进程可以通过使用消息进行协作。如果每个进程都等待来自另一个进程的消息来执行任务，则可能会导致死锁。如果进程未收到任何消息，则可能会导致饥饿。

这里，您将看到一个显示通过通信进行协作的图表。在该图表中，进程 P1 和 P2 可以通过使用消息进行通信来协作。

示例：生产者-消费者问题

我们以两个协作进程为例。这被称为生产者-消费者问题，它涉及两个进程：生产者和消费者。

生产者进程

它生成消费者将消费的信息。

消费者进程

它消费生产者生成的信息。

两个进程同时运行。如果没有可消费的东西，消费者会等待。

有一个生产者和一个消费者；生产者创建项目并将其存储在缓冲区中，而消费者则消费它。例如，打印软件生成字符，打印机驱动程序消费这些字符。编译器可以生成汇编代码，汇编器可以使用这些代码。此外，汇编器可以生成加载程序使用的目标模块。

生产者进程

消费者进程

其中，

• 生产者使用 `in` 变量来确定缓冲区中的下一个空槽。
• 消费者使用 `out` 变量来确定项目的位置。
• 生产者和消费者都使用 `counter` 来确定缓冲区中已填充槽的数量。

共享资源

存在两个共享资源

1. Buffer
2. Counter

当生产者和消费者没有按时执行时，就会出现不一致。如果生产者和消费者在没有任何控制的情况下并发执行，两者使用的计数器值将不正确。这些进程共享以下变量：

`in` 和 `out` 变量都默认设置为 **0**。共享缓冲区包含两个逻辑指针 `in` 和 `out`，它们实现为循环数组。`in` 变量指向缓冲区的下一个空闲位置，而 `out` 变量指向缓冲区的第一个完整位置。当 **in = out** 时缓冲区为空，当 **(in + 1) mod n = out** 时缓冲区已满。