进程与资源

Posted 2022-11-30 3u

    计算机系统中，拥有一些独占性的资源，在任一时刻她们都只能被一个进程使用。每个进程访问这种特殊资源所需要的顺序可抽象为：

1. 请求资源。
2. 使用资源。
3. 释放资源。

    当一个进程的请求得到资源的允许后，该进程往往会对资源加锁，以保证资源的排它性使用。这时，其它进程对加锁资源的请求就会被拒绝，加锁资源或是使用资源的进程会对其它进程声明：“嘿，哥们，你来迟了，这已经名花有主啦，看到那个锁标志了吗？”于是，其它进程要么搜索其它未加锁资源；要么就休眠，等待一段时间再次发起请求。

    这种策略在理想状态下是可行的，但现实往往是残酷的。个别“不高尚”的进程，会请求一个资源，加锁，之后再请求一个资源，再加锁，。。。而从不解锁。这就造成虽然加锁资源没有被使用，但是也处于加锁状态，使得真正需要该资源的进程无法发送请求，或请求无法得到响应。而且，加锁进程不断请求资源会造成死锁，试想一下：进程A加锁了资源a，然后请求使用资源b；而进程B加锁了资源b，然后请求使用资源a。。。一旦发生这种情况，在此次运行中，所有卷入死锁的进程和资源就无法正常工作了，只有等待系统复位。现实中，进程/资源比处于大于1或小于1的情况更为普遍，所以理想的策略不可能有效率地工作。

    针对现实情况，应该修改策略。有建议如下：

1. 资源预设临界缓冲区。进程对临界缓冲区的请求可以得到资源状态及时响应（如：是否加锁、平均使用率、满意率等）。进程根据反应的信息做出调度，是坚持请求，直到资源被解锁；还是直接请求其它未加锁资源。
2. 提高进程素质。由于某些无法预测和判断的原因，进程与自己请求的加锁资源状态不再统一，进程应该显示地释放、并解锁该资源（若一个程序员只在需要是申请内存，而运行后不释放，那么他不是合格的程序员，他的作为从某种程度上说就是犯罪）。一个“高尚”的进程，同一时刻不应该申请多个独占资源。就算进程全速申请使用一个资源，也未必能真正达到独占资源的满意度，何况多个。
3. 增加进程的功能。进程除了对资源发出请求外，还应允许非加锁进程对处于长期未被使用、满意率低等消极状态的加锁资源进行发送解锁请求，一旦该进程与资源能达成某种双方满意的积极状态，该进程对加锁资源解锁成功，并可以加上自己的锁。
4. 设置加锁资源复位功能。每隔一段时间，加锁资源会统计、分析与加锁进程各种参数，一旦参数长期低于某种阈值状态，加锁资源可以选择复位，自解锁，清除前一个进程留下的数据，更新资源状态，以响应其它进程的请求消息。

    系统运行中，进程、资源的相互状态都是有限的、稀有的，根据进程和资源的个体特点，各自使用的策略，都需要在效率和满意度之间进行权衡和折衷。

    各位兄弟姐妹，你加/被加锁了没？