操作系统---进程/线程 间通信

进程间通信

• 三个问题：
  进程间的信息传递方式
  对共享变量的访问
  进程间执行顺序的问题

• 竞争条件：多个进程访问共享变量，结果取决于进程运行时的精确时序。

• 临界区：
  互斥访问
  忙等待互斥：屏蔽中断、锁变量、严格轮换、Perterson解法、TSL指令。
  睡眠与唤醒方式。

• 生产者消费者问题：
  之前接触时以为弄懂了，现在细想其实不然，以为一个共享变量的互斥访问就可以解决，no！
  Cpu在即将睡眠的前一刻轮转，有可能导致wakeup信号丢失。现在再看信号量的解决方案。

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1. 信号量与互斥量
   为了解决忙等待的低效率问题（有时甚至优先级反转的永远等待问题）， 采用睡眠与唤醒的方式来进行。用睡眠与唤醒来应对生产者消费者问题时，还是会遇到竞争条件，造成的原因是唤醒可能会丢失，因此，提出要记录唤醒次数的想法，由此诞生了信号量—用来累计唤醒次数：down操作和up操作（原始称为P、V操作），分别对应sleep和wakeup操作。
   其解决问题的本质是把down操作和up操作原子化，具体来说，down操作如果不引起睡眠，则原子操作过程包括：测试值，更新值；如果会引起睡眠，则包括：测试值，睡眠开始。Up操作肯定不会引起睡眠，如果up操作的信号量先前没有其他进程在其上睡眠，则包括：测试值，增加1；如果有1到多个其他进程在其上睡眠，则包括：测试值，唤醒某个睡眠的进程。
   以上是个人学习后的一点理解。
   操作原子化得底层实现大致就是采用系统调用实现，期间屏蔽中断。

2. 二元信号量—互斥量
   互斥量应用还是比较广泛的，如Java中的锁，因为在用户空间实现的线程中，操作系统是感知不到多线程的存在的，所以也就不可能为线程调度时间片，此时就不能用忙等待的方式(但是貌似也是有自旋锁这一概念的，用户空间去实现?)，而利用互斥量的方式配合thread_yield则可以较好的解决这一问题。

3. 条件变量
   配合互斥量的使用，典型的消费者生产者问题。