进程的同步与互斥
回顾
进程具有异步性，异步性是指，各个并发执行的进程以各自独立的、不可预知的速度向前推进。
进程的同步
同步也称直接制约关系，他是指为完成某种任务而建立的两个或多个进程，这些进程因为需要在某些位置上协调他们的工作次序而产生的制约关系。进程间的制约关系就是源于他们之间的相互合作。
例如：之前讲到的管道通信，写进程将所有的数据写入到管道，写完后，读进程才能读取；在写数据和读数据两个操作执行的先后顺序是不确定的，但是实际应用中，又必须按照先写在读的顺序来执行。所以这就是“进程同步”所讨论的内容。
进程的互斥
两种资源共享方式：
- 互斥共享：系统中的某些资源，虽然可以提供给多个进程使用，但是一个时间段内只允许一个进程访问该资源
- 同时共享：系统中的某些资源，允许一个时间段内由多个进程“同时”对他们进行访问。这里的同时是宏观上的。
我们把一个时间段内只允许一个进程访问的资源称为临界资源。许多物理设备（比如打印机，摄像头）都属于临界资源。此外还有许多变量、数据、内存缓冲区等都属于临界资源。
对于临界资源的访问，必须互斥的进行。互斥，称为间接制约关系。进程互斥是指当一个进程访问某临界资源时，另一个想要访问该临界资源的进程必须等待当前访问临界资源的进程访问结束，释放资源后，另一个进程才能去访问临界资源。
简单的bb: 互斥就是当前进程访问资源是不可抢占的，其它进程想要访问必须等待当前占有资源的进程访问结束释放资源才可。同步就是有顺序，有规则；进程必须按照一定顺序去访问资源。
逻辑上将临界资源的访问分为四个部分
进入区：负责检查是否可进入临界区，如果进入，则上锁，以阻止其他进程进入临界区
临界区：访问临界资源的那段代码
退出区：负责解除正在访问临界资源的标志（解锁）
剩余区：做其它处理
注意：临界区是进程中访问临界资源的代码段，而进入区和退出区是负责实现互斥的代码段。
需要遵循的原则
- 空闲让进：临界区空闲时，应允许一个进程访问
- 忙则等待：临界区正在被访问时，其他试图访问的进程需要等待
- 有限等待：要在有闲时间内进入临界区，保证不会饥饿
- 让权等待：进不了临界区的进程，要释放处理机，防止忙等。
进程互斥的软件实现方法
单标志法
在进入区只做检查，不上锁
在退出区把临界资源的使用权交给另一个进程（相当于在退出区给另外进程解锁，又给自己上锁）
主要的问题：不遵循空闲让进原则
双标志先检查法
在进入区先检查 后 上锁，退出区解锁
主要问题：不遵循忙则等待原则
双标志后检查法
在进入区现价所后检查，退出区解锁
主要问题：不准寻空闲让进、有限等待原则吗会导致饥饿。
Peterson算法
在进入区“主动争取–主动谦让–检查对方是否想进、己方是否谦让”
主要问题：不遵循让权等待原则，会发生“忙等”。
进程互斥的硬件实现方法
中断屏蔽方法
使用“开关中断”指令实现
关中断后既不允许当前进程被中断，也必然不会发生进程切换，直到当前进程访问完临界区，再执行开中断指令，才有可能有别的进程进入处理机并访问临界区。
优点：简单高效
缺点：只适用于单核处理机；只适用于操作系统内核进程
TestAndSet（TS指令/TSL指令）
old记录是否被上锁；再将lock设置为true；检查临界区是否已上锁（若上锁，循环等待）
优点：实现简单；适用于多处理机环境
缺点：不满足“让权等待”
Swap(XCHG指令）
逻辑和TSL一样。
