互斥互斥的解决方案

互斥的作用：保护数据的完整性
进程间通信会引起死锁，（两个都等互相发消息过来），可能会有饥饿现象

互斥的要求：
一次只允许一个资源去使用临界起源
在非临界区终止了这个进程的执行，也不能影响其他进程
不允许在互斥的时候产生死锁与饥饿
如果没有进程在访问临界区，那么就立马把申请的进程拿进去使用

互斥条件：空闲让进
忙则等待
有限等待
让权等待

互斥的解决方案：软件、硬件、信号量、Monitors（管权）、信息传递；
硬件方法：
1.屏蔽中断：独占资源，代价很高，遇到紧急情况无法去解决，多处理器其他处理器也会来竞争
2.专用机器指令：一个指令和另一个指令之间避免了冲突（test set、exchange）两个都能够控制任意多个进程
缺点：出现忙等，消耗了处理机的时间
可能出现饥饿现象
可能会产生死锁

Semaphores（信号量）：一种用来进程之间交换信息的特殊变量
Wait（s）、signal（s）是对信号量操作的原语，是一段代码，在执行操作时不能被中断；
信号量包含一个整形量，可以被初始化为一个非负整数；
Wait操作对信号量做递减操作：wait（s）：S-1 wait操作：申请资源且可能阻塞自己（s<0）
signal操作对信号量做加法操作：signal（s）：S+1 signal操作：释放资源并唤醒阻塞进程（s<=0）
General Semaphore(通用信号量)：是记录型，其中一个域为整型，另一个域为队列，其元素为等待该信号量的阻塞进程（FIFO）
Binary Semaphore（二进制信号量）：只能是0、1

信号量的类型：互斥信号量、资源信号量
互斥信号量用于申请或释放资源的使用权，常初始化为1
资源信号量用于申请或归还资源，可以初始化为大于1的正整数，表示系统中某资源的可用个数
Wait操作用于申请资源（或使用权），进行wait原语时，可能会阻塞自己；
Signal操作用于释放资源（或归还资源使用权），进程执行signal原语时，有责任唤醒一个阻塞进程

信号量的意义：
1.互斥信号量：申请/释放使用权，常初始化为1
2.资源信号量：申请/归还资源，资源信号量可以初始化为一个正整数

操作系统内核通过系统调用形式提供wait和signal原语，应用程序通过系统调用实现进程间的互斥
工程实践证明，利用信号量方法实现进程互斥是高效的，一直被广泛采用。

生产者消费者问题：
生产者：产生数据并将数据放入缓冲区（buffer）
消费者：一个消费者一次取一条数据
注意：1.进程先申请资源信号量，再申请互斥信号量，顺序不能颠倒。
2.对任何信号量的wait与signal操作必须配对。同一进程中的多对wait与signal语句只能嵌套，不能交叉。
3.对同一个信号量的wait与signal可以不在同一个进程中。
4.wait与signal语句不能颠倒顺序，wait语句一定先于signal语句。

读者写者问题：
可用于解决多个进程共享一个数据区（文件、内存区、一组寄存器等），其中若干读进程只能读数据，若干写进程只能写数据等实际问题。
读者优先：一旦有读者正在读数据，允许多个读者同时进入读数据，只有当全部读者退出，才允许写者进入写数据。（写者容易饥饿）

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