进程同步与互斥

简介

进程同步是一个操作系统级别的概念,是在多道程序的环境下，存在着不同的制约关系，为了协调这种互相制约的关系，实现资源共享和进程协作，从而避免进程之间的冲突，引入了进程同步。

临界资源

在操作系统中，进程是占有资源的最小单位（线程可以访问其所在进程内的所有资源，但线程本身并不占有资源或仅仅占有一点必须资源）。但对于某些资源来说，其在同一时间只能被一个进程所占用。这些一次只能被一个进程所占用的资源就是所谓的临界资源。典型的临界资源比如物理上的打印机，或是存在硬盘或内存中被多个进程所共享的一些变量和数据等(如果这类资源不被看成临界资源加以保护，那么很有可能造成丢数据的问题)。

对于临界资源的访问，必须是互诉进行。也就是当临界资源被占用时，另一个申请临界资源的进程会被阻塞，直到其所申请的临界资源被释放。而进程内访问临界资源的代码被成为临界区。

对于临界区的访问过程分为四个部分：

• 进入区:查看临界区是否可访问，如果可以访问，则转到步骤二，否则进程会被阻塞
• 临界区:在临界区做操作
• 退出区:清除临界区被占用的标志
• 剩余区：进程与临界区不相关部分的代码

临界资源使用规则

空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待

• 空闲让进：当没有进程处于临界区时，可以允许一个请求进入临界区的进程立即进入自己的临界区。
• 忙则等待：当已有进程进入其临界区时，其他试图进入临界区的进程必须等待。
• 有限等待：对要求访问临界资源的进程，应该保证能在有限时间内进入自己的临界区。
• 让权等待：当进程不能进入自己的临界区时，应释放处理机。

多个进程常常需要共同修改某些共享变量、表格、文件数据库等，协作完成一些功能。共享协作带来了进程的同步和互斥、死锁、饥饿等问题。

进程同步：

进程同步也是进程之间直接的制约关系，是为完成某种任务而建立的两个或多个线程，这个线程需要在某些位置上协调他们的工作次序而等待、传递信息所产生的制约关系。进程间的直接制约关系来源于他们之间的合作。

比如说进程A需要从缓冲区读取进程B产生的信息，当缓冲区为空时，进程B因为读取不到信息而被阻塞。而当进程A产生信息放入缓冲区时，进程B才会被唤醒。概念如图所示。

进程互斥：

当一个进程正在使用某资源时，其他希望使用该资源的进程必须等待，当该进程用完资源并释放后，才允许其他进程去访问此资源，我们称进程之间的这种相互制约关系为互斥。

比如进程B需要访问打印机，但此时进程A占有了打印机，进程B会被阻塞，直到进程A释放了打印机资源,进程B才可以继续执行。概念如图所示。

解决互斥问题：

软件设计法

1. 单标志法

2.双标志先检查法

3.双标志后检查法

4.Peterson算法

硬件实现方法

1.中断屏蔽方法

2.TestAndSet指令

3.Swap指令

信号量机制

1.整型信号量

2.记录型信号量

参考：

blog.csdn.net/weixin_4393…

www.cnblogs.com/niupan369/p…

www.pianshen.com/article/177…