【操作系统原理】进程的互斥以及上锁与解锁原语

什么是进程互斥？

所谓进程互斥，就是对于系统的某种资源，若一个进程正在访问它，其他进程必须等待，不能同时使用。这是一种源于资源共享的制约关系，也称为间接制约关系。

接下来，我们来简要的了解一下几个概念：

这种限定资源只能排他性的访问的资源叫做临界资源。
程序中访问临界资源的那段代码称为临界区或临界段。

如何实现进程互斥？

为实现对临界资源的互斥访问，应保证诸进程互斥的进入各自的临界区。在操作系统中，最早采用软件的方法，后来常采用硬件指令或者在系统中设置专门的同步机构方法。这些方法共同形成临界区的使用原则：

（1）当临界区空闲时，必须让一个要求进入临界区的进程立即进入，以有效的利用资源；

（2）当临界区已经有进程进入时，其他试图进入临界区的资源必须等待，以保证互斥地进入临界区；

（3）对于要求进入临界区的进程应在有限的时间内使之进入，以免陷入“死等”；

（4）等待进入临界区的进程必须立即释放CPU，以免“忙等”。

上锁与开锁是一种最简单的进程互斥方法。它使用一个变量“W”来表示某种临界资源的状态。若W=1，表示资源已经被使用，若W=0，表示资源可用。一般将上锁与开锁原语设置在临界区相应的程序段前后。

举个栗子：

甲进程：

                   其他代码：

                    LOCK(W)；

                    甲进程的临界区；

                    UNLOCK(W)；

                     其他代码；

进程进入临界区之前应该测试W的值，若W=1,资源被占用，则应返回测试；若W=0，即资源可用，则在进入临界区前为防止其他进程进入二给资源上锁，将W置为1。用完资源退出前，给资源解锁，使W=0。

但是有没有想过，如此简单的条件测试有可能会导致CPU“忙等”？于是就有了信号量机制的产生。

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