軟體方法實現互斥

2021-10-09 09:44:09 字數 2781 閱讀 8110

一.單標誌法

輪流交替使用。

缺點:當有乙個程序不再進入臨界區,便不能修改公共變數的turn,來標識另外乙個程序可以進入臨界區。因此另外乙個程序將永久不能進入臨界區,違背「空則讓進」的原則

a程序

while

(turn != a)

;critical section 臨界區

turn = b

remainder section 剩餘區

b程序while

(turn != b)

;critical section

turn = a

remainder section

二.雙標誌先檢查法

為了解決在單標誌法**現的違背「空則讓進」的原則的問題,增加乙個變數用於檢查對方的狀態。

bool flag[2]

=; flag[a]

==true 表示a正在使用臨界區

flag[b]

==true 表示b正在使用臨界區

a程序while

(flag[b]

==true

); 當b在臨界區便一直迴圈檢查 (1)

flag[a]

=true

; 表示a自己在臨界區域中 (3)

critical section

flag[a]

=false

; 表示a自己退出臨界區

remainder section

b程序while

(flag[a]

==true

); 當a在臨界區便一直迴圈檢查 (2)

flag[b]

=true

; 表示b自己在臨界區域中 (4)

critical section

flag[b]

=false

; 表示b自己退出臨界區

remainder section

優點:不需要交替進入臨界區,可以連續使用

缺點:兩個程序可能會同時進入臨界區,初始狀態,a與b程序均不在臨界區內,所以flag[a]==flag[b]=false,此時按照cpu若按照,(1)(2)(3)(4)的順序進行執行,a,b程序都能檢查到對方不在臨界區中,然後進入臨界區,分別置自己的值為true,但此時臨界區中有兩個互斥的程序,違背「忙則等待」的原則。出現這種問題的原因是:檢查對方的狀態和置自己的狀態這兩步操作之間存在漏洞,不是原子的。

三.雙標誌後檢查法

為了解決在雙標誌先檢查法**現的違背「忙則等待」的原則的問題,雙標誌後檢查法的做法是:首先更改自己的狀態為進入臨界區,然後再檢查對方是否在臨界區中。

flag[2]

=;a程序flag[a]

=true;(

1)while

(flag[b]

==true);

(3)critical section

flag[a]

=false

;remainder section;

b程序flag[b]

=true;(

2)while

(flag[a]

==true);

(4) critical section

flag[b]

=false

;remainder section;

優點:雙標誌後檢查法解決了在雙標誌先檢查法**現的違背「忙則等待」原則的問題。

缺點:可能會造成飢餓現象,違背「有限等待」的原則。

原因:cpu可能是按照(1)(2)(3)(4)的順序執行程式,此時a與b程序均將自己的狀態修改為進入臨界區,此時執行(3)(4),a,b程序均檢查到對方在臨界區中,最終造成飢餓,違背「優先等待」的原則。

四.peterson演算法

為了解決雙標誌後檢查出現的違背「有限等待」的原則,提出了peterson演算法,該演算法基於比較紳士友好的想法,a與b都宣告自己對於臨界區的佔有權flag[a]=true,flag[b]=true,但是它們比較紳士,考慮到雙方都要宣告對臨界區的占用權,最終會爭吵的難分難捨,不分高低。所以雙方都各自非常紳士的說到,雖然我對臨界區有佔有權,但是你要的話可以讓你優先使用,不要客氣,因此設定乙個turn變數表示臨界區讓誰用。

a程序

flag[2]

=;flag[a]

=true

;我有佔有權 turn=b;你先用,不要客氣

while

(flag[b]

==true

&& turn==b)

;critical section

flag[a]

=false

;remainder section

b程序flag[2]

=;flag[b]

=true

;我有佔有權 turn=a;你先用,不要客氣

while

(flag[a]

==true

&& turn==a)

;critical section

flag[b]

=false

;remainder section

優點:peterson演算法完美的遵守了空則讓進,有限等待,忙則等待的原則。但是,當a或b程序其一在臨界區中,而此時處理機排程b或a時,while迴圈進行了忙輪詢,浪費消耗處理機時間,違背「讓權等待」的原則。

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