（十八）操作系统-进程互斥的软件实现方法

一、知识总览

二、单标志法

  算法思想：两个进程在访问临界区后，会把使用临界区的权限转交给另一个进程。也就是说每个进程进入临界区的权限只能被另一个进程赋予。

  turn的初值为0，即刚开始只允许0号进程进入临界区。
  若p1先上处理机运行，则会一直卡在⑤。直到p1的时间片用完，发生调度，切换p0上处理机运行。
  代码①不会卡住p0，p0可以正常访问临界区，在p0访问临界区期间及时切换回p1，p1依然会卡在⑤。
  只有p0在退出区将turn改为1后，p1才能进入临界区。

  因此，该算法可以实现“同一时刻最多只允许一个进程访问临界区”。
  turn表示当前允许进入临界区的进程号，而只有当前允许进入临界区的进程在访问了临界区之后，才会修改turn的值。也就是说，对于临界区的访问，一定是按p0-p1-p0-p1…这样轮流访问的。
  这种必须“轮流访问”带来的问题是，如果此时允许进入临界区的进程是p0，而p0一直不访问临界区，那么虽然此时临界区空闲，但是并不允许p1访问。
  因此，单标志法存在的主要问题是：违背“空闲让进”原则。

三、双标志先检查法

  算法思想：设置一个布尔类型数组flag[ ]，数组中各个元素用来标记各进程想进入临界区的意愿，比如“flag[0]=true”意味着0号进程p0现在想要进入临界区。每个进程在进入临界区之前先检查当前又没有别的进程想进入临界区，如果没有，则把自身对应的标志flag[i]设为ture，之后开始访问临界区。

  若按照①⑤②⑥③⑦…顺序执行，p0和p1将会同时访问临界区。
  因此，双标志先检查法的主要问题是：违反“忙则等待”原则。原因在于，进入区的“检查”和“上锁”两个处理不是一气呵成的。“检查”后，“上锁”前可能发生进程切换。

四、双标志后检查法

  算法思想：双标志先检查法的改版。前一个算法的问题是先“检查”后“上锁”，但是这两个操作又无法一气呵成，因此导致了两个进程同时进入临界区的问题。因此，人们又想到先“上锁”后“检查”的方法，来避免上述问题。

  若按照①⑤②⑥…顺序执行，p0和p1将都无法进入临界区。
  因此，双标志后检查法虽然解决了“忙则等待”的问题，但是又违反“空闲让进”“有限等待”原则。会因各进程都长期无法访问临界资源而产生“饥饿”现象。

五、Peterson算法

  算法思想：双标志后检查法中，两个进程都争着想进入临界区，但是谁也不让谁，最后谁都无法进入临界区。Gary L.Peterson想到了一个方法，如果双方都争着想进入临界区，那可以让进程尝试“孔融让梨”，主动让对方先使用临界区。

  Peterson算法用软件方法解决了进程互斥问题，遵循了空闲让进、忙则等待、有限等待三个原则，但是依然未遵循让权等待的原则。

六、总结