6.3Peterson 方法解决临界区问题
6.3Peterson 方法解决临界区问题
Peterson解决方案适用于两个进程交错的执行临界区与剩余区的情况。
假设两个进程是 P0 和P1 ,同时为了方便,当使用Pi时,另外一个进程使用Pj表示,即 j == 1 - i 。
Perterson 解决方案要求两个进程共享两个数据项:
int turn;
boolean flag[2];
其中,flag表示哪个进程准备进入临界区,或者说哪个进程有了进入临界区的需求,例如flag[i] == true,则说明进程Pi有需求进入临界区。turn则表示,哪一个进程可以进入临界区,如turn == 1 ,则说明现在p1可以进入临界区。
有关于Peteson解决方法的具体实现,有谦让式和争夺式两种。
一、谦让式
//课本上提供的进程i的结构
do {
flag[i] = true ;
turn = j ;
while (flag[j] && turn == j);//在进程i能够执行前会在这里无限循环
//临界区
flag[i] = false ;
//剩余区
} while (true)
为什么说这种方式是谦让式,我们可以具体的看一下两个进程在进入区的代码:
//进程i的进入区代码
flag[i] = true ;
turn = j ;
while (flag[j] && turn == j);
//进程j的进入区代码
flag[j] = true ;
turn = i ;
while (flag[i] && turn == i);
每个进程在需要进入临界区时,会先把自己对应的flag设定为 true ,表示自己需要进入临界区。然后却把 turn 设定为对方,即把进入临界区的机会“谦让”给对方,所以称为谦让式。
对于该方法的分析:
对于进程Pi ,假设它准备进入临界区,他会把自己的flag设定为true,然后把turn设定为j,将进入临界区机会让给进程j,然后便是重点:
- 假如这时进程 j 没有进入临界区需求,即此时i、j 进程没有并发执行,那么flag[j] == false,则 进程 i 就会顺利进入临界区,相当于是谦让给对方,但对方不需要,就有拿回来了。
- 假设这时进程 j 正在临界区中,那么这时会有 flag[j] == true && turn == j ,进程 i 会先在while中无限循环,等待进程 j 完成,把flag[j] 设定为 false。
- 假如这时进程 j 也需要进入临界区,即此时i、j 进程并发执行。那么在这时进程 j 也会有这样的操作,把自己的flag设定为 true ,同时把turn设定为对方,把进入临界区的机会让给对方。那么,双方谦让肯定存在顺序。假设是进程 i 先谦让,那么机会会先交给进程 j 然后又谦让回来,进程 i 进入临界区,进程 j 等待。反之,假设进程 i 后谦让,那么机会最终还是要让给进程 j 的。
- 那么我们不难推出结论,无论以上的指令是以什么次序执行的,总会有且只有一个进程获得了从对方那里让来的进入临界区的机会,而这个进程本身必然是先进行谦让的那个。
- 在这种谦让式的peterson中,先谦让的必然是先进入临界区。
二、抢夺式
#define FALSE 0
#define TRUE 1
#define N 2 /* 进程数量 */
int turn; /* 现在轮到谁?*/
int interested[N]; /* 所有值初始化为0(FALSE)*/
void enter_region(int process) /* 进程是0或1 */
{
int other; /* 其他进程号 */
other = 1 - process; /* 另一方进程 */
interested[process] = TRUE; /* 表名所感兴趣的 */
turn = process; /* 设置标志 */
while(turn == process && interested[other] ==TRUE); /* 空语句 */
}
void leave_region(int process) /* 进程:谁离开?*/
{
interested[process] = FALSE; /* 表示离开临界区 */
}
// 关键代码
interested[process] = TRUE;
turn = process;
while(turn == process && interested[other] == TRUE);
抢占式代码和谦让式有点不一样但原理是相同的:
在抢占式,用process表示自己进程,用other表示另一个。interested[] 和flag[] 相同作用。
抢占式中,进程 i 准备进入临界区,他会把自己的interested设定为true,然后把turn设定为process,也就是自己,将进入临界区机会抢到自己手上,剩下的分析和谦让式相同。
总结
无论是谦让式还是抢夺式,他们都满足了解决临界问题的三个要求:
- 互斥
- 进步
- 有限等待
参考:https://blog.csdn.net/weixin_37023469/article/details/84302600
posted on 2022-05-04 15:44 Akiyama_tsuki 阅读(341) 评论(0) 编辑 收藏 举报