进程同步笔记一

1、问题引入

         概念：多个进程并发访问和操作同一数据且执行结果与访问发生的特定顺序有关，称为竞争条件（race condition）。（因为指令执行顺序的不同导致的数据出错）

2、临界区问题

3、临界区问题的解决

         Peterson算法：

         Peterson算法的可行性证明：

a)        互斥成立

b)        前进要求满足

c)        有限等待要求满足

 

证明：

do{

1     flag[i]=true;  //表示Pi想进入临界区

2     turn=j;

3     while( flag[j] && turn==j ) {};  /*现在Pj还在临界区里面没出来，等下吧！*/

4     临界区；

5     flag[i]=false;        //Pi做完了，从临界区出来

6     剩余区；

}while(true)      

                            进程Pi

 

 

do{

1     flag[j]=true;

2     turn=i;

3     while( flag[i] &&turn==i ) {};

4     临界区；

5     flag[j]=false;

6     剩余区；

}while(true)      

              进程Pj

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)互斥：注意到只有当flag[j]==false或者 turn==i 时，进程Pi才能进入临界区。而且，假设Pi和Pj同时在其临界区内执行，那么flag[i] 和 flag[j] 均为true，并且turn==i 同时 turn==j,这显然是矛盾的。由反证法可知，互斥成立。

         设想，Pi执行到2，此时flag[j]假设为false，那么Pi进入临界区;在这个瞬间，Pj也想进入临界区，于是Pj执行到3，发现flag[i]==true&&turn==j，表示现在Pi还在临界区，那么Pj将进入while忙等待，直到Pi置flag[i]=false，Pi离开临界区了，Pj才结束忙等待，得以进入临界区。通过这一机制，便实现的临界区的互斥访问。

 

(2)(3)前进要求满足和有限等待要求满足。

 

3、硬件层面临界区问题的解决。

 

4、信号量

  

 

         实现：忙等待浪费了CPU时间，使用忙等待的信号量也称自旋锁（spinlock），这是因为进程在其等待锁时还在运行（自旋锁有其优点，进程在等待锁是不进行上下文切换，因此，如果锁的占用时间少，自旋锁就有优势了）。