Dekker s演算法和Peterson演算法

首先了解幾個術語

mutual access:互斥訪問，即一次只允許乙個程序訪問

critical region:臨界區，一些會引起衝突的共享變數，共享記憶體等，所以要進行互斥訪問

race condition:競爭條件，即哪個程序進入臨界區完全取決於哪個程序獲得了cpu

dekker』s演算法和peterson演算法都是用於實現critical region的互斥訪問的軟體方法。

先看幾個反例，理解為什麼演算法要設計的這麼麻煩。

例1：

void p1(void)
critical_section();
turn=2;
}}

void p2(void)
critical_section();
turn=1;
}}

這段**確實可以確保互斥訪問，但是存在如下兩個問題：

1. busy waiting的問題，一直忙等待浪費了cpu時間

2. 並不滿足race condition,即兩個程序是相互交替執行的，而且那個最開始先執行取決於turn的初始值，並不是兩個程序哪個先競爭得到了cpu時間片

例2：

void p1(void)
//timeout
p1inside=true;
critical_region();
p1inside=false;
}   
}void p2(void)
//timeout
p2inside=true;
critical_region();
p2inside=false;
}}

例子2相對於例子1解決了race condition的問題，即兩個程序哪個進入critical region取決於哪個先獲得時間片。

且乙個程序可能執行多次之後另乙個程序才能夠得到執行。race condition發生在while(p1inside)和while(p2inside)處。

這段**乍一看很好，可是會發生p1和p2同時進入critical region的情況。比如，p2剛檢查完p1inside為false要進入critical region(跳出while迴圈)，此時p1講p1inside置為true進入critical region，此時就會發生同時進入critical region的情況。

出現這種情況的原因在於在while(p2inside)之後(相當於獲取了進入critical region的許可權)，才更改p1inside的狀態。而這兩個步驟之間並不是原子操作，所以可能發生while(p2inside)之後還沒有來得及更改p1inside的狀態便發生上下文切換。

如果在while(p2inside)獲得進入critical region之前就設定p1inside，可以解決上述問題，具體看例3

例3：

void p1(void)
critical_region();
p1wantenter=false;
}}

void p2(void)
critical_region();
p2wantenter=false;
}}

例3雖然不會發生p1和p2同時進入critical region的情況，但是會產生deadlock的情況。原因是p1wantenter=true並不表示p1已經進入了critical region，而p2以p1wantenter作為檢查的條件，就是認為p1已經進入了critical region，此時會發生p1和p2同時設定了wantenter=true但二者都不能進入critical region的情況！

dekker』s algorithm

對例3的問題改進得到dekker』s algorithm

void p1(void)
p1wantenter=true;}}
critical_region();
turn=2;
p1wantenter=false;
}}

void p2(void)
p2wantenter=true;}}
critical_region();
turn=1;
p2wantenter=false;
}}

其實可以模擬上課舉手回答問題的情形：

兩個同學同時舉手回答問題(wantenter=true)，老師選擇乙個回答(turn來控制)，這時候另乙個同學放下手(wantenter=false)，等待另乙個同學回答完後(turn來控制)再舉手(wantenter=true)。

如果沒有同時舉手回答問題時，則直接獲得回答問題的機會，此時不需要turn來控制。

peterson演算法：

peterson演算法相比dekker』s 演算法更加簡單

void p1(void)
critical_region();
p1wantenter=false;
}}

Dekker s演算法和Peterson演算法

演算法和演算法分析

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