操作系统学习笔记硬件方法实现互斥

硬件方式实现互斥：

• 屏蔽中断： 利用“开/关中断指令” 实现（与原语实现方式相同）
  …
  关中断
  临界区
  开中断
  …
  优点：简单，高效；
  缺点：

  不适用多处理机 (两个处理机,A,B:A中断后不会发生线程切换，但对B没有影响，这就会有两个进程在临界区的情况）
  不适用于用户进程 （在中断运行在内核态）

• Test and Set指令

TSL指令用硬件实现，执行过程不允许被中断，只可以一气呵成
// false 表示临界区可以用（未上锁）， true表示不能用（上锁）

bool TestAndSet(bool *lock){ 			
bool old;								
old = *lock;						
*lock = true;//不管之前都上锁
return old;
}

while(TestAndSet(&lock))；
临界区
lock=false;

lock = false; TSL返回false； while()循环不满足进入临界区，
lock = true; TSL返回true; while()满足一直等待

• exchange指令

swap(bool *a, bool *b){					
bool temp;						 
temp = *a;						 	
*a = *b;							 
*b = temp;						
}

bool old;
while(old  == true)
	swap(&lock, &old);
临界区代码；
lock = false;
	

机器指令：
优点：实现简单，不用像软件方法检查有逻辑漏洞；使用多处理机系统
缺点：不满足让权等待，暂时无法进入临界区的进程会占用CPU,从而 Busy wating，忙等;
软件方法实现互斥

• 单标志法

int flag = 0；					
p1 进程						p2 进程
while( flag );					while( !flag);	
临界区							临界区
flag = 1；						flag = 0；

…
一开始只允许1号进程进入临界区，能够访问临界区顺序：p1,p2,p1,p2…
不满足空闲让进：当p2先执行时

• 双标记先检查

bool flag[] = {false, false};//都能进入
p1 进程							p2 进程
 - while( flag[2] );			5.	while(flag[1]);	
 - flag[1] = true;				6.	flag[2] = true;
 - 临界区						7.	临界区
 - flag[1] = false;			8.	flag[1] = false;
......						........

当有中断：1->5->2->6->3->7 p1,p2都进入

• 双标记后检查

p1 进程							p2 进程
1,	flag[1] = true;				5,	flag[2] = true;
2.	while( flag[2] );			6.	while(flag[1]);	
3.	临界区						7.	临界区
4.	flag[1] = false;			8.	flag[1] = false;
......						........

1,5,2,6 p1,p2都进不了

• Peterson算法

bool flag[] = {false, false};
int vis = 0;
p1:

1,	flag[1] = true;			
2,	vis = 1;					
3.	while( flag[2]  && vis);		
4.	临界区					
5.	flag[1] = false;			

p2:
6,	flag[2] = true;
7,	vis = 0;
8.	while(flag[1] && !vis);	
9.	临界区
10.	flag[1] = false;

......						........

满足空闲让进，忙则等待，有限等待，（不满足让权等待）