4.4.1 临界资源和临界区

临界资源(Critical Resource)

一次只允许一个进程独占访问(使用)的资源

例:例子中的共享变量i

临界区(Critical Section)

进程中访问临界资源的程序段

// 程序A
i = 100;
printf("A:i=%d", i);
// 程序B
i = 200;
printf("B:i=%d", i);

临界区和临界资源的访问特点

  • 具有排他性
  • 并发进程不能同时进入临界区

设计临界区访问机制的四个原则

  1. 忙则等待:当临界区忙时,其他进程必须在临界区外等待
  2. 空闲让进:当无进程处于临界区时,任何有权进程可以进入临界区
  3. 有限等待:进程进入临界区的请求应在有限时间内满足
    • 思考:临界区的设置大些好还是小些好?

      • 不能随意扩大(其他进程等待更长时间)
      • 不能太小(达不到目的)
  4. 让权等待:等待进程放弃CPU(让其他进程有机会得到CPU)

4.4.2 锁机制

基本原理

设置一个“标志”S:

  • 表明临界资源“可用”还是“不可用”?1:0

进入临界区之前检查标志是否“可用”?——上锁操作

  • 若为“不可用”状态:进程在临界区外等待
  • 若为“可用”状态
    • 访问临界资源
    • 将标志修改为“不可用”

离开临界区时将标志修改为“可用”状态——开锁操作

上锁操作

步骤

  1. 检查锁S的状态(0或1)
  2. 如果S=0,则返回第一步
  3. 如果S=1,则置其为0
// 上锁源语
void Lock(S) {
test:
if (S == 0) {
goto test;
} else {
S = 0; // 上锁
}
}

开锁操作

步骤

  1. 把锁S的状态置1
// 开锁愿语
void Unlock(S) {
S = 1;
}

用锁机制访问临界区

  1. 初始化锁的状态S=1(可用)
  2. 进入临界区前执行上锁Lock(s)操作
  3. 离开临界区之后执行开锁unlock(s)操作
graph TB
S=1-->上锁Lock
上锁Lock-->临界区
临界区-->开锁Unlock

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