【现代操作系统】Peterson算法

一个标准的临界区处理办法要遵循下面这几点：

1、 任何两个进程不能同时处于临界区；

2、 临界区外运行的进程不得阻塞其他进程；

3、 不得使进程无限期等待进入临界区；

4、 不应对CPU的速度和数量做任何假设；

 

在处理临界区问题时，有忙等待的互斥处理办法，主要包括：

1）屏蔽中断；2）锁变量；3）严格轮换法；4）Peterson算法；5）TSL指令；

 

在看Peterson算法的时候，一直没能理解算法的精髓，有些思考和疑惑，记录一下，先展示算法：

 

代码中有两个变量，turn标示现在轮到进入临界区的进程号；interested[N]表示进程是否想要进入临界区。调用enter_region进入临界区，退出临界区时调用leave_region。调用enter_region传入当前进程号，设置本进程对临界区感兴趣interested[process]为true，turn变量设置为当前进程号。

假设现在有进程0和进程1，进程0想进入临界区，需要满足的条件有下面两种情况：

1、 turn==0：轮到0进程进入临界区

　　interested[0]==TRUE：进程0想进入临界区

　　interested[1]==FALSE：进程1不想进入临界区

2、 turn==1：进程0和进程1都想进入临界区，当进程0改写完turn值后，turn值被进程1覆盖

　　interested[0]==TRUE：进程0想进入临界区

　　interested[1]==TRUE：进程1想进入临界区

 

从开头的几个原则来分析这个算法：

• 任何两个进程不能同时在临界区

由上面代码分析可知，进入临界区的条件由turn和interested[other]的值决定：

当turn==process时，如果interested[other]==FALSE，表示other进程不在临界区，process可以进入；如果interested[other]==TRUE，表示other进程在临界区内，或者other进程也调用enter_region且执行到interested[process]==TRUE和turn=process之间，这两种情况process都要被阻塞。

当turn!=process时，根据代码执行顺序，在while之前肯定会执行turn=process，所以出现这种情况只有一种可能，就是process进程执行完turn=process后，other进程也执行了turn=process，导致turn被other进程篡改，这时interested[other]==TRUE，process进程可以进入临界区，other进程阻塞。

• 临界区外运行的进程不得阻塞其他进程

关于这一点，有些疑惑，考虑下面这种情况：当turn==process，且interested[other]==TRUE时，process进程被阻塞，如果other进程执行到interested[process]==TRUE和turn=process之间时发生中断，other进程阻塞执行，那么process进程会被在临界区外的other进程阻塞。

• 不得使进程无限期等待进入临界区

同上，如果other被中断，则process有被无限阻塞的风险。

• 不应对CPU的速度和数量做任何假设