進程互斥(mutual exclusion)——軟件算法方式

Peterson算法

適用于兩個進程之間的互斥

//i j 是兩個進程的id
#define i 0 
#define j 1

//flag[] 數(shù)組 進入臨界區(qū)意愿標記,每個進程都有自己的意愿堕花,所以要兩個。
//turn   變量 第二標記,只有當兩個進程都有意愿時沙廉,
//           就需要這個翎猛∨趾玻可以理解成遲到標志。注意條件切厘。
//~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~上鎖
flag[i] = true;  //打標記給另一個進程看萨咳,表明我打算進臨界區(qū)啦。
turn = i;        //先簽到疫稿,turn指向的后來者培他。
while(flag[j] && turn == i); 
//1鹃两、另一個進程是否也有意愿;
//2舀凛、自己是否是后來者俊扳;
//如果兩個條件都滿足就等吧。

//~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~臨界區(qū)

//~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~開鎖
flag[0] = false;//離開了臨界區(qū)猛遍,當然要解除自己的意愿咯馋记。方便另一個進程進入。

問題1:如何更好的理解turn變量的作用螃壤?
??如果沒有turn變量肯定是錯誤的抗果。如果去除,那么在兩個進程同時表明進入臨界區(qū)的意愿時奸晴,會導(dǎo)致兩個進程都進不入臨界區(qū)冤馏。
??turn變量只有在兩個進程都有意愿的時候,才能啟到控制流量的作用寄啼〈猓可以將turn理解成遲到標記,當然這種理解要結(jié)合while循環(huán)里的turn==i條件墩划。同樣也可以將turn理解成早到標志涕刚,這樣的話就要將while循環(huán)里的turn==j改成turn==j。

面包店算法

有限個進程之間的互斥
定義偽代碼(a, b) < (c, d)等價于(a<c) || (a == c && b < d)

#define n 10 //最大進程數(shù)
//choosing[] 數(shù)組 進程是否取號
//num[] 數(shù)組 進程取得的號碼 0表示未取號
//~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~上鎖
choosing[i] = true;
//取號碼乙帮,取到的號碼可能會相同杜漠。
num[i] = max(num[0],...,num[n-1])+1;
choosing[i] = false;
for(j = 0 ; j < n ; j++){
  while(choosing[j]);
  while( num[j]!=0 && (num[j],j) < (num[i],i) );
//1、存在同樣已取號的進程察净;
//2驾茴、存在號碼比自己小的進程。
//   或者當最小的號碼和自己相同時氢卡,自己的id比同號的大锈至。
//同時滿足兩個條件時,則等待译秦。
}

//~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~臨界區(qū)

//~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~開鎖
num[i] = 0;

問題1:為什么只要從頭開始for循環(huán)遍歷一遍就可以了峡捡?如果等待過程中前面再次取號會怎么樣?

??因為假如對于進程i筑悴,遍歷到k時们拙,小于k的進程加入取到的號碼一定是大于進程i的號碼,所以對于進程i來說就不需要考慮了阁吝。如圖所示:


面包店算法1

??當兩個進程取到相同的號碼時睛竣,在一開始就會建立好等待關(guān)系。如圖所示


面包店算法2.png

總結(jié)

??兩個算法有一個共同的思路:在進入臨界區(qū)之前求摇,都是先標記自己想進入臨界區(qū)的意愿射沟,在退出臨界區(qū)后取消標記殊者。
??每個進程都是只在乎自己,在標記的時候验夯,不會去考慮別人猖吴,所以這個時候就有可能有多個進程同時標記自己的意愿。解決方法都是人為規(guī)定一個執(zhí)行順序挥转。
??例如:Peterson算法是按誰先搶到旗幟(turn變量)海蔽,就誰先執(zhí)行,另一個則等待绑谣。
??面包店算法是也是按照誰先取號党窜,就誰先執(zhí)行。由于不對號碼進行保護借宵,所以可能會出現(xiàn)相同的號碼幌衣,這個時候按照進程id號的大小進行排序。

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