2.3 进程间通信

Posted 2021-02-05 manch1n

2.3.1 竞争条件                                                                             

　　举个栗子：有两个进程同时对同一内存或磁盘上的文件进行读写，那么假设进程A先读了一段，此时内核调度让进程B进行写，那么下一次A读的就不是原来的数据了。类似这样的情况，两个或多个进程同时读写某些共享数据，而最后的结果取决于进程运行的精确时序，称为竞争条件。                                             

2.3.2 临界区                     

　　我们要找出某种途径来阻止多个进程同时读写数据，即以某种手段来确保当一个进程在使用共享数据时，其他进程不能做相同的操作，所以我们需要的是互斥（mutual exclusion）。运用抽象的思想：我们把对内存进行访问的程序片段称为临界区（critical region）。所以一个好的方案要满足一下的条件：

　　1.任何两个进程不能同时进入临界区　　2.不能对cpu速度和数量做任何的假设。

　　3.临界区外进行的进程不能阻塞其他进程 4.不能使进程无限期等待进入临界区。

　　如下图：

 

2.3.3 忙等待的互斥     

　　有几种实现互斥的方案，如下：

　　1.屏蔽中断　　

　　当进程进入临界区时，让内核不进行上下文的切换，让cpu单独为这个进程服务，当然这是最简单的想法也是最不现实的。

　　2.锁（lock）变量　　

　　进程有一个共享锁变量，初始值为0，表示进程可以进入临界区，然后修改值为1，其他进程想要进入临界区时先访问这个锁变量，如果值为1则切换其他线程。虽然比上一个方法解决了运行多个进程的功能，然而也有缺陷：假设进程A此刻读锁变量为0，不巧的是来不及修改锁变量，切换到另一个进程B，进程B也发现了锁变量为0，它即认为可以进入临界区。此时就会导致两个进程同时读写。

　　3.严格轮换法

　　这个方法只适用于两个进程。假设有一个变量turn（称为自旋锁spin lock），它的值用来记录何时轮到某个进程执行。当turn=0时A进程进入临界区，=1时B进程进入临界区。虽然这个方法避免了两个进程同时进入临界区，可是当A进程需要很多的cpu时间，那么这就会一直阻塞B进程的执行，所以违反了规则3：临界区外的运行的进程不得阻塞其他进程。如下图：                                

　　4.Peterson 解法

　　避免了严格轮换，如下图：

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