进程对临界资源的互斥访问

临界资源与临界区

临界资源（critical resource）：一次只能供一个进程使用的资源。如：硬件有打印机等，软件有变量，磁盘文件（写入的时候）。

临界区（critical section）：把进程中访问临界资源的那段代码成为临界区。

为了实现临界资源的互斥访问，只要做到进程互斥地进去自己的临界区，便可以实现进程对临界资源的互斥访问。

为实现各进程互质地访问自己的临界区，操作系统需要同步机制来协调各进程的运行。

　　（1）空闲让进：当无进程处于临界区，表明临界资源处于空闲状态，允许请求进去临界区的进程进去临界区

　　（2）忙则等待：当有进程处于临界区，表明临界资源正在访问，其他请求进入临界区的进程必须等待。

　　（3）有限等待：应使在等待的进程在有限的事件内进入自己的临界区，避免"死等"状态

　　（4）让权等待：当进程不能进入自己的临界区，应立即释放处理机，以避免进入"忙等"状态

　为临界资源设置一把锁，当临界资源无进程使用时，锁是打开的，当临界资源正在被进程使用时，则锁是关闭的。

锁可能是一个布尔变量lock，初始时，lock = FALSE，那么每次访问临界资源时，都要进程锁测试。

bool lock = false;
    if(!lock)
    {
        lock = true;
        access critical section;//访问临界区资源
    }

但是在多任务的处理机中，可能会发生错误。假设有2个进程都要访问同一临界资源，进程a通过了锁测试，但是未将lock设为true时，发生了进程调度，进程b开始执行锁测试，同样通过了锁测试，从而使得两个进程访问同一个临界资源。

　　（1）关中断：在进入锁测试之前关闭中断，直到完成锁测试并且上锁之后才打开中断。

　　（2）利用Test-and-set指令：这是一条硬件指令，且该指令是原子操作（atomic operataion），原子操作指的是该执行过程要么不做，那么全做，即像原子一样不可分割。下面的TS就是一个原子操作，所以不会发生上面所说的问题。

bool TS(bool *lock)//lock 为临界资源的锁
{
    bool old ;
    old = lock;
    lock = true;//如果锁为true，那么这句不影响锁，如果锁为false，那么正好上锁
    return old;
}

while(TS(&lock));//循环测试直到TS(&lock) 为false
access critical section;
lock = false;

　　（3）利用Swap指令：该指令也是硬件指令，且是原子操作。可以看出下面的代码其实思想是和上面的代码思想是一样的。只不过实现方式不同而已。

void swap(bool *a, bool *b)
{
    //如果a==true，那么swap语句不影响锁，如果a==false，那么正好上锁
    bool tmp
    tmp = *a;
    *a = *b;
    *b = tmp;
}

bool key = true;
do{
    swap(&lock,&key);
}while(key!=false)

时间： 2024-10-24 21:12:57