课程名称：高级操作系统 任课老师：何炎祥 姓名：张琼露 学号：2011282110226

武汉大学计算机学院研究生课程设计 第 PAGE 1 页 共 NUMPAGES 25 页

高级操作系统

学 院： 计算机学院

专 业： 信息安全

任课老师： 何炎祥

学 号：

姓 名：

完成日期： 2013年10月15日

思考题

记得更改，只选择其中的五道题目，一些内容可以删除的，搜集的资料很多，大家们可以自行选择。(其中1、2、7答案基本固定)其它题目大家们选择的时候不要选重了。否则就是相同的作业了，选的时候说下。我选了6和8。

1.验证Lamport’s Algorithm算法的正确性，即该算法是否能保证

(1)在任何时刻，最多只有一个进程位于临界段(安全性)；

(2)若位于临界段的进程在有限时间内退出临界段，则其它请求进入临界段的进程总会进入(可用性)。

答：第一个分布式互斥算法是由Lamport(1978)提出的，他利用了前述的时间定序方案去统一定序所有对临界段的请求，并按先来先服务的次序为请求的进程服务。他的方案在每次进出临界段时候需要3*(n-1)条消息。该算法的基本假定如下：

(1)进程Pi发送的请求消息形如Request(Ti，i)，其中Ti=Ci，是进程Pi发送此消息时候对应逻辑时钟的值(时戳)。

(2)每个进程管理着一个请求队列，最初它为空，该队列包含用关系“=》”定序的请求消息。

该算法可描述为：

(1)当进程Pi请求进入临界段时候，它将Request(Ti，i)发送给系统中所有其它的进程，同时也将此消息置入它自己的请求队列中；

(2)当进程Pj受到这条Request(Ti，i)消息后，它便将此消息置入自己的请求队列中，并返回一个带有时戳的Reply消息；

(3)当下面两个条件都成立时候，Pi才允许进入临界段：

①Pi自己的Request(Ti，i)消息位于它自己请求队列的队首；

②Pi已收到来自其他每一进程发送过来的时戳迟于Ti的Reply消息。

(4)当退出临界段时候，进程Pi从自己的请求队列中去掉自己发出的Request(Ti，i)消息，并给其他每个进程发送一条带有时间戳的Release消息。

(5)当进程Pj接收到进程Pi的Release消息后，它也从自己的请求队列中去掉Pi发来的Request(Ti，i)消息。

不难证明该算法是正确的，因为

由(3)--②及消息是按其发送的次序接受的假定，就保证了进程Pi已经知道它先于它的当前请求的所有请求；(注：此步骤保证了若位于临界段的进程在有限时间内退出临界段，则其它请求进入临界段的进程总会进入，即可用性)

由于用关系“=》”定序了所有的请求消息，因此在任何情况下，(3)--①允许一个且只有一个进程进入临界段。(注：此步骤保证了在任何时刻，最多只有一个进程位于临界段，即安全性)

2.请求驱动式令牌传递方法中，若pi发出request消息后久未获得Token，该怎么处理？若引入时戳，该算法应做何修改？

答：请求驱动式令牌传递方法中，若pi发出request消息后久未获得Token，则需要引入时间戳的概念，我们将在以下内容做具体介绍。

在令牌传递算法中，令牌是系统中唯一存在的一种特殊的消息类型。假定系统由n个站点构成，每个站点上只运行一个进程，它们的编号是1~n。系统中的所有进程可组成一个虚拟或逻辑环。一般情况，令牌可在环中沿一个方向(单向环)或二个方向(双向环)流动。仅拥有令牌的进程才有权进入临界段。当进程退出临界段时，它就把令牌传递给它的邻居。因为系统只有一个令牌，所以一次只有一个进程可以进入临界段。

请求驱动Token传递算法假定系统组成一个双向环，系统中的每个进程循环不止地执行下面的程序段：

(1)当进程Pi请求进入CS但未握有token时，向其右邻的进程Pj发出request消息。

(2)Pj收到其左邻进程发来的request，若下面的条件都不满足时，则将转交给其右邻的进程。

它握有token，但已不在CS中，又不希望进入CS中，则将token传给其左邻进程。

它在CS中，退出时，将token传给其左邻的进程