实现临界区互斥的基本方法

#进程互斥的软件实现方法

四个算法如下

#进程互斥的硬件实现方法

#中断屏蔽方法

利用“开/关中断指令”实现(与原语的视线思想相同，即在某进程开始访问临界区到结束访问为止都不允许中断，故也不会发生进程切换)

*优点*：简单高效

*缺点*：不适用多处理机；只适用于操作系统内核进程，不适用于用户进程（因为开/关中断指令只能运行在内核态，不能让用户随意使用）

#TestAndSet指令

简称TS指令

TSL指令是用硬件实现的，执行的过程不允许被中断，只能一气呵成

TestAndSet会将lock上锁，但是返回的又是lock未上锁之前的值

这样一来，lock=false时，while跳过，并执行临界区代码段

lock=true时，卡while循环，直到某次循环传入的lock值变成了false（也就是其他进程释放了临界区资源）

进入临界区后退出时会解锁，使lock=false，使其他进程能够再次进入临界区

*优点*：实现简单，无需软件实现方法那样严格检查是否会有逻辑漏洞；适用于多处理机环境

*缺点*：不满足“让权等待”原则，暂时无法进入临界区的进程会占用cpu并循环执行TSL指令，从而导致“忙等”

#Swap指令

也叫Exchange指令，XCHG指令

Swap指令是用硬件实现的

虽然逻辑上Swap和TSL指令并无太大区别，自己看图理解

*优缺点和TSL一样*

#互斥锁

解决临界区最简单的工具就是*互斥锁*

进程进入临界区获得锁，退出临界区是释放锁

函数acquire()获得锁，release()释放锁

acquire()和release()必须是原子操作，故通常采用硬件机制来实现

*缺点*：“忙等待”，和TSL指令，swap指令，单标志法的原因相同，所以不太适用于单处理机

一般这种“忙等待”也称之为*自旋锁*

*特性*：

需忙等，进程时间片用完才会下处理机，违反“让权等待”

优点：等待期间不用切换进程上下文，多处理机系统中，若上锁时间短，则等待代价很低

常用于多处理机系统个，一个核忙等，其他和照常工作，并快速释放临界区

不太适用于但处理机系统，忙等的过程不可能解锁