🌈个人主页：godspeed_lucip
🔥 系列专栏：OS从基础到进阶

---

---

1 进程同步（上）

1.1 进程同步与互斥

1.1.1 进程同步

1.1.1.1 必要性

进程具有异步性的特征，异步性是指各并发执行的进程以各自独立的、不可预知的速度向前推进，可能导致我们的程序不按期望的顺序前进，进而产生错误的结果。由此，操作系统引入了进程同步

1.1.1.2 什么是进程同步

可以理解为进程之间必须按照一定的先后顺序执行

1.1.2 进程互斥

1.1.2.1 必要性

1.1.2.2 什么是进程互斥

1.1.2.3 进程互斥的逻辑过程

注意：

1.1.2.4 实现进程互斥的原则

1.1.3 总结

1.2 进程互斥的软件实现方法

1.2.1 总览

1.2.2 单标志法

1.2.2.1 算法思想

背后的逻辑是谦让

1.2.2.2 实例

对于P0、P1进程，假设有这样一对执行代码

则它们的执行过程为

1.2.2.3 缺点

1.2.3 双标志先检查法

1.2.3.1 算法思想

它背后逻辑是表达意愿

1.2.3.2 实例

则进程P1、P2在访问临界资源之前，会首先检查其他进程是否在使用（表达自己想使用的意愿），只有没有人在访问的时候才进行访问。

1.2.3.3 缺点

试想，当P0在执行到②时，P0的时间片被用完，P1执行⑤，发现此时没有进程在访问，于是继续执行。这样，就会造成同时访问临界资源的情况。

1.2.4 双标志后检查法

1.2.4.1 算法思想

1.2.4.2 实例

P0、P1在使用进程时，首先表达自己想使用的意愿（将自己赋为true），即首先进行上锁，接着再检查是否有别的进程希望使用，如果没有那么自己就可以使用了，如果有那么就等待其他进程结束。

1.2.4.3 缺点

试想，假如按照①⑤②⑥的顺序执行，则P0、P1都想访问资源，造成的结果就是全部都在等对方访问结束，于是发生死锁，谁都访问不了。

1.2.5 Peterson算法

1.2.5.1 算法思想

进程在使用资源前，先表达自己想要使用的意思，接着再表示可以优先让其他进程使用

1.2.5.2 实例

重在理解算法的思想。
根据Turn的值就可以判断出到底是哪个进程最后表达了谦让的意思

1.2.5.3 缺点

试想，P0始终没有去访问资源，但是在该算法中，P0始终占用着处理机，使处理机处于”忙等待“的状态。

1.2.6 总结

1.3 进程互斥的硬件实现方法

1.3.1 总览

1.3.2 中断屏蔽方法

1.3.2.1 算法思想

1.3.2.2 实例

1.3.2.3 缺点

事实上，中断屏蔽只可以屏蔽一个处理机，而并不能影响其他处理机，所以如果其他处理机上有进程在访问临界资源就会出错。

1.3.3 Test and Set指令（TSL）

1.3.3.1 算法思想

1.3.3.2 解释

假设P0要进行访问操作。当Lock原来为False时，则说明没有进程在访问，此时P0可以访问。而当Lock为True时，说明此时有其他进程在访问，P0一直执行while代码段，且Lock一直被置为True，直到其他进程访问完毕并将Lock置为False，P0才可以跳出while循环进行访问。

1.3.3.3 优缺点

1.3.4 Swap指令（或称为exchange、XCHG）

1.3.4.1 算法逻辑

1.3.4.2 解释

基本上与TSL算法的逻辑是一样的

1.3.4.3 优缺点

与TSL一致。

1.3.5 总结

1.4 互斥锁

1.4.1 解释

1.4.2 注意

例如我们之前学习的使用一个while循环来实现加锁功能的代码就是自旋锁

1.4.3 缺点

1.4.4 特性

🕮 2 总结

操作系统，如默默守护的守夜者，无声地管理硬件与软件的交流，为计算机创造和谐秩序。

它是无形的引导者，让复杂的任务变得井然有序，为用户提供无忧体验。

操作系统的巧妙设计，让计算机变得更加智能高效，让人与科技之间的交流更加顺畅。

在每一次启动中，它如信任的伙伴，带领我们进入数字世界的奇妙旅程。

渴望挑战操作系统的学习路径和掌握进阶技术？不妨点击下方链接，一同探讨更多操作系统的奇迹吧。我们推出了引领趋势的💻OS专栏：《OS从基础到进阶》 ，旨在深度探索OS的实际应用和创新。🌐🔍