【av68676164（p23-p24)】临界区和锁

4.4.1 临界资源和临界区

临界资源（Critical Resource）

一次只允许一个进程独占访问（使用）的资源

例：例子中的共享变量i

临界区（Critical Section）

进程中访问临界资源的程序段

// 程序A
i = 100;
printf("A:i=%d", i);

// 程序B
i = 200;
printf("B:i=%d", i);

临界区和临界资源的访问特点

• 具有排他性
• 并发进程不能同时进入临界区

设计临界区访问机制的四个原则

1. 忙则等待：当临界区忙时，其他进程必须在临界区外等待
2. 空闲让进：当无进程处于临界区时，任何有权进程可以进入临界区
3. 有限等待：进程进入临界区的请求应在有限时间内满足
   • 思考：临界区的设置大些好还是小些好？
     • 不能随意扩大（其他进程等待更长时间）
     • 不能太小（达不到目的）
4. 让权等待：等待进程放弃CPU（让其他进程有机会得到CPU）

4.4.2 锁机制

基本原理

设置一个“标志”S：

• 表明临界资源“可用”还是“不可用”？1：0

进入临界区之前检查标志是否“可用”？——上锁操作

• 若为“不可用”状态：进程在临界区外等待
• 若为“可用”状态
  • 访问临界资源
  • 将标志修改为“不可用”

离开临界区时将标志修改为“可用”状态——开锁操作

上锁操作

步骤

1. 检查锁S的状态（0或1）
2. 如果S=0，则返回第一步
3. 如果S=1，则置其为0

// 上锁源语
void Lock(S) {
  test:
  if (S == 0) {
    goto test;
  } else {
    S = 0;	// 上锁
  }
}

开锁操作

步骤

1. 把锁S的状态置1

// 开锁愿语
void Unlock(S) {
  S = 1;
}

用锁机制访问临界区

1. 初始化锁的状态S=1（可用）
2. 进入临界区前执行上锁Lock(s)操作
3. 离开临界区之后执行开锁unlock(s)操作

graph TB S=1-->上锁Lock 上锁Lock-->临界区 临界区-->开锁Unlock