进程间通信(IPC)
如何在进程间传递信息?
如何防止两个进程冲突？
如何实现进程执行的先后顺序？
竞争条件（Race conditions）
竞争条件（Race conditions）
多个进程访问一个共享数据，而数据最后的值由进程访问的先后顺序决定。
竞争条件的例子
输出: 指向下一个待打印的文件
输入: 指向下一个空位，in =7.
(1): 进程 A 读 in 且将值 7 保存在一个局部变量. 进程A 切换到进程B.
(2): 进程B读in, 将文件名保存在空位 7 且更新in 的值为 8.
(3): 进程 A 将文件名保存到空位 7且更新 in 的值为 8.
空位 7 所保存的文件名不确定，取决于谁最后完成，这导致竞争条件发生。
临界区
- 临界资源：互斥共享变量所代表的资源，即一次只能被一个进程使用的资源；
- 临界区指并发程序中与互斥共享变量相关的程序段；
- 防止竞争条件的思想：禁止多个进程同时读和写共享数据，即同时进入临界区。
防止竞争条件的解决方案
好的解决方案满足的四个条件：
- 没有进程同时在临界区；
- 不假设CPU的速度和数量；
- 临界区外运行的进程不得阻塞其他进程；
- 不会导致有进程永远在临界区外面等待。
使用临界区的互斥
实现互斥
实现互斥- 屏蔽中断
只有发生中断的时候，CPU 才会切换进程。因此，如果屏蔽中断，就不会发生切换了。
这个不太好，一个进程关了中断之后不开怎么办？
实现互斥- 锁变量
Problem?
如果一个进程执行完while条件判断后突然发生了切换，lock = 1尚未执行, 则两个进程都会进入临界区。
实现互斥– 严格轮换法
问题：效率不高，有限制。
互斥实现– Peterson’s 解法
几乎完美，但是有忙等待现象！
硬件方案: 测试并加锁 (TSL) 指令
该硬件支持一种特殊指令 TSL, 其能够不可分割地完成两个任务:
（a）将一个内存值保存到CPU寄存器；
（b）将该内存值设置为1。
忙等待
忙等待
- 一个进程一直占用CPU测试循环的条件，直到测试条件为真。
- 浪费CPU；
- 导致优先级反转问题
睡眠与唤醒
- 从忙等待到阻塞...
- 睡眠是一个系统调用，使得调用者阻塞自己直到另外的进程唤醒该进程。
- 唤醒调用唤醒指定的进程。
习题：
设与某资源相关联的信号量初值为3，当前值为2，若M表示该资源的可用个数，N表示等待该资源的进程数，则M、N分别为（D ）
下一个笔记的内容是信号量相关的，可以移步看一下~
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