操作系統——互斥的定義及實現


一、進程互斥的定義

所謂進程互斥,指的是對某個系統資源,一個進程正在使用它,另外一個想用它的進程就必須等待,而不能同時使用 。
進程互斥是多道程序系統中進程間存在的一種源於資源共享的制約關系,也稱間接制約關系,主要是由被共享資源的使用性質所決定的。

 

二、互斥訪問的划分

三、進程互斥遵循的原則

空則讓進:當無進程在互斥區時,任何有權使用互斥區的進程可進入。
忙則等待:不允許兩個以上的進程同時進入互斥區,當已有進程進入臨界區時,其他試圖進入臨界區的進程必須等待。
等則有限:對請求訪問的進程,應該保證能在有限時間內進入臨界區(保證不會飢餓)。
等則讓權:當進程不能進入臨界區時,應立即釋放處理機,避免進程忙等待。

四、實現進程互斥的軟件方法

 

單標志法:

雙標志先檢查法:

 

 

雙標志后檢查法:

Peterson算法

進入區:

1主動爭取

2主動謙讓

3檢查對方是否也想使用,且最后一次是不是自己說了“客氣話”。

王道考研老師舉了一個這樣的例子:

如果是按照①②③的順序:

香香想要用馬桶,並且表示可以謙讓臭臭,但是臭臭並不想用馬桶,於是香香去使用馬桶了。

 

 

 

如果是按照①⑥②⑦⑧的順序,香香想要使用馬桶,臭臭也想要使用馬桶,香香表示可以先讓臭臭來使用馬桶,臭臭表示可以先讓香香來使用馬桶,但最后一次謙讓的客氣話是臭臭說的,所以臭臭要等待香香先去使用馬桶。

 

 

 

 

總結

其實對於所有解決進程互斥算法的分析,都可以采用一個相同的思路:

先區分出那一個是進入區,在進入區都做了哪些事情,再把進入區這些操作並發會產生的不同順序依次執行,驗證有可能會導致什么樣的問題出現。

 

 五、實現進程互斥的硬件方法

中斷屏蔽法:

TestAndSet指令:

剛開始lock是false,TSL使得lock變為true,並且返回的old值為false,while循環條件不足,跳出循環進入臨界區,若這時候又有一個進程要訪問臨界區,但此時的lock為ture,執行TSL之后old返回ture,while一直循環直到上一個進程訪問完臨界區在退出去進行“解鎖”。

Swap指令:

剛開始lock是false,Swap使得lock與old交換變為true,old值變為false,while循環條件不足,跳出循環進入臨界區,若這時候又有一個進程要訪問臨界區,但此時的lock為ture,執行Swap之后old交換為ure,while一直循環直到上一個進程訪問完臨界區在退出去進行“解鎖”。

總結:

 


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