进程同步互斥思维脑图思维导图

生杀予夺

2024-03-11

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进程同步

同步互斥

软硬件互斥

软件实现互斥，进程互斥与硬件互斥等内容讲解

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思维导图大纲

进程互斥

临界资源

一段时间内只允许一个进程使用的资源

临界资源是互斥共享资源

如磁盘不是临界资源

公共队列、并发执行的线程的共享变量都是临界资源

要小心不可重入代码

各个进程/线程并发执行这段代码，执行结果可能互相影响，如让某个共享变量值-1

这种情况下要对这个共享变量进行互斥处理

四个部分

进入区：检查是否可进入，进入要上锁

临界区：访问临界资源的那段代码

退出区：解锁

剩余区

遵循原则

空闲让进

忙则等待

有限等待

有限时间内进临界区，不饥饿

让权等待

进不了临界区的进程释放CPU

软件实现互斥

单标志法

用turn表示“谦让”，turn = 0，代表P0可以用

典型特征

while检查我能否用，我不能用则卡在循环

否则自己访问临界区，在退出区时把turn改为对面

while（我不能用？）；我用完了你用吧

违反空闲让进

我能用吗？我能用，我用完了改成你用。然后我又想用了，这时就只能等你用完了，空闲却不能用！

双标志先检查法

用flag[2]表示“意愿”，flag[i] = true代表Pi可以用

典型特征

while检查对方想用否，对方想用我就卡在循环

对方不想用那我表示我想用，我用完了表示我不想用！

while（对方想用？）；我想用，我用完了我表示我不想用（true->false）

违反忙则等待

由于不是原语，如果我先判断对方不想用，我正要表达我想用然后切到对方，对方判断我不想用，对方表达对方想用，对方开始用了，又切到我，我还以为对方不想用呢，（因为我之前判断对方不想用，循环已经过了）我开始用了，这就没有实现互斥访问

双标志后检查法

类似上面，但是先表示我想用，后检查对方是否想用

违反空闲让进、有限等待

只有这种会导致饥饿，如果两人都表示自己想使用，就会卡在循环，明明可以用资源却都没人用，都在等对方，导致死锁

Peterson算法

既有turn，又有flag，含义同上

典型特征

先表明自己想用，然后表达谦让，turn = 对面

while循环检查对面是否想用，且是否是自己表达了谦让，如对P0来说，while（flag[1] && turn == 1）; 如果成立，自己要等待

否则自己使用临界资源，退出区表达自己的意愿：我不想用了

flag[我] = true；turn = 你；while（你想用并且我表示了谦让？）；我用完了我表示我不想用了

可以保证进程互斥进入临界区

但是违反了让权等待

算法对比

turn和flag字面意义相同，turn = 0则P0可以用；flag[0]= true则P0可以用

但是turn是谦让，我的代码中谦让给你；而flag表示意愿，我的代码中表示我的意愿

硬件实现互斥

中断屏蔽

开/关中断实现不切换，只适用于单核CPU，os的内核级进程

TestAndSet（TS/TSL）、Swap

类似与双标志先检查法，在进入临界区之前检查是否上锁

每个互斥锁有变量bool available，进入临界区前上锁（acquire），退出临界区时解锁（release）

acquire：available == false则一直循环，否则上锁：available = false

release：解锁，available = true

违反让权等待，需忙等

常用于多处理机系统，一核忙，其他不影响

等待期间不用切换上下文，上锁时间短等待代价低

思维导图

U760230626

4.56

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Photoshop图层样式思维导图

U166704136

4.28

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