什么是进程的互斥与同步？如何实现进程的互斥和同步

Posted 2023-04-16

互斥：是指某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的。
同步：是指在互斥的基础上（大多数情况），通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。在大多数情况下，同步已经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源
关于同步与互斥的实现具有典型意义的方法是p、v操作。p、v操作是定义在信号量上的两个原语操作。信号量是表示资源的物理量，也是一个与队列有关的整形变量，用s表示。其值仅能由p，v操作原语来改变。当s<0时，其绝对值代表进入信号量执政队列的处于等待状态的进程数：当s>0时，其值代表系统中可用的资源数：当s=0是，表示所有资源都分配给了所有进程。系统利用信号量对进程控制和管理，及控制进程对临界资源或者公共变量的访问，以实现进程的同步与互斥。 参考技术A 互斥：是指某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的。

同步：是指在互斥的基础上（大多数情况），通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。在大多数情况下，同步已经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源

进程同步进程互斥

文章目录

• • 进程同步、进程互斥
  • • 知识总览图
    • 什么是进程同步？
    • 什么是进程互斥？

进程同步、进程互斥

知识总览图

什么是进程同步？

可以简单的理解成，异步性不能保证进程的执行顺序，但是同步性可以保证进程的执行顺序。

再看另一个例子:进程通信–管道通信

读进程和写进程并发地运行，由于并发必然导致异步性，因此“写数据”和“读数据”两个操作执行的先后顺序是不确定的。而实际应用中，又必须按照“写数据–>读数据”的顺序来执行的。如何解决这种异步问题，就是“进程同步”所讨论的内容。

同步亦称直接制约关系，它是指为完成某种任务而建立的两个或多个进程，这些进程因为需要在某些位置上协调它们的工作次序而产生的制约关系。进程间的直接制约关系就是源于它们之间的相互合作。

什么是进程互斥？

进程的“并发”需要“共享”的支持。各个并发执行的进程不可避免的需要共享一些系统资源(比如内存，又比如打印机，摄像头这样的I/O设备)

一共有两种资源共享方式，第一种是互斥共享方式，第二种是同时共享方式，对于互斥共享方式是指系统中的某些资源，虽然可以提供给多个进程使用，但一个时间段内只允许一个进程访问该资源；对于同时共享方式是指系统中的某些资源，允许一个时间段内由多个进程“同时”对它们进行访问

我们把一个时间段内只允许一个进程使用的资源称为临界资源。许多物理设备（比如摄像头、打印机）都属于临界资源。此外还有许多变量、数据、内存缓冲区等都属于临界资源。

对临界资源的访问，必须互斥地进行。互斥，亦称为间接制约关系。进程互斥指当一个进程访问某临界资源时，另一个想要访问该临界资源的进程必须等待。当前访问临界资源的进程访问结束，释放该资源之后，另一个进程才能去访问临界资源。

注意：临界区时进程中访问临界资源的代码段。进入区和退出区是负责实现互斥的代码段。临界区也可称为“临界段”。

如果一个进程暂时不能进入临界区，那么该进程是否应该一直占着处理机？该进程有没有可能一直进不了临界区？

为了实现对临界资源的互斥访问，同时保证系统整体性能，需要遵循以下原则:

1.空闲让进。临界区空闲时，可以允许一个请求进入临界区的进程立即进入临界区；

2.忙则等待。当已有进程进入临界区时，其它试图进入临界区的进程必须等待；

3.有限等待。对请求访问的进程，应保证能在有限时间内进入临界区(保证不会饥饿)；

4.让权等待。当进程不能进入临界区时，应立即释放处理机，防止进程忙等待。