Peterson算法与Dekker算法解析

进来Bear正在学习巩固并行的基础知识，所以写下这篇基础的有关并行算法的文章。

在讲述两个算法之前，需要明确一些概念性的问题，

Race Condition（竞争条件），Situations  like  this,  where  two  or  more processes  are  reading or writing some shared data and the final result depends on who runs precisely when, are called race conditions.多个进程(线程)读写共享区域（共享文件、共享变量、共享内存等）时，最后的结果依赖于他们执行的相对时间。

Critical Regions（关键区域），That part of the program where the shared memory is accessed.在程序中，访问共享内存的部分。

Mutual exclusion（互斥）, that is, some way of making sure that if one process is using a shared  variable or file, the other processes will be excluded from doing the same thing.指在一个进程在使用共享区域时，防止另外的进程做同样的事情。

同样，需要四个条件来找到一个好的解决方案，实现进程(线程)之间的互斥：

Dekker算法与Peterson算法就是用来实现进程或者线程之间的互斥。

Dekker算法:（参考了百度百科上面的Dekker算法解析，还是挺易懂的）

Dekker算法可以用于控制两个进程（线程）之间的同步，如下实现的功能就是专门用于线程的同步：

其中，flag[2]用来表示是否想要使用关键区，turn用来表示具有访问权限的进程ID。（重点看注释，通过注释，挺好理解的哟~）

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>
#define true 1
#define false 0
typedef int bool;
bool flag[2];
int turn;
void visit(int num)
{
        sleep(1);
        printf("P%d is visting\n",num);
}
void P0()
{
        while(true)
        {
                flag[0] = true;//P0想使用关键区。
                while(flag[1])//检查P1是不是也想用？
                {
                        if(turn == 1)//如果P1想用，则查看P1是否具有访问权限？
                        {
                                flag[0] = false;//如果有，则P0放弃。
                                while(turn == 1);//检查turn是否属于P1。
                                flag[0] = true;//P0想使用。
                        }
                }
                visit(0); //访问Critical Partition。
                turn = 1; //访问完成，将权限给P1。
                flag[0] = false;//P0结束使用。
        }
}
void P1()
{
        while(true)
        {
                flag[1] = true; //P1想使用关键区。
                while(flag[0]) //检查P0是不是也想用？
                {
                        if(turn == 0) //如果P0想用，则查看P0是否具有访问权限？
                        {
                                flag[1] = false; //如果有，则P1放弃。
                                while(turn == 0); //检查turn是否属于P1。
                                flag[1] = true; // P1想使用。
                        }

                }
                  visit(1); //访问Critical Partition。
                turn = 0; //访问完成，将权限给P0。
                flag[1] = false; //P1结束使用。
        }
}

void main()
{
        pthread_t t1,t2;
        flag[0] = flag[1] = false;
        turn = 0;
        int err;
        err =  pthread_create(&t1,NULL,(void*)P0,NULL);
        if(err != 0) exit(-1);
        err = pthread_create(&t2,NULL,(void*)P1,NULL);
        if(err != 0 ) exit(-1);
        pthread_join(t1,NULL);
        pthread_join(t2,NULL);
        exit(0);
}

如上所示，如果flag数组和turn都没有符合使用关键区的条件的时候，是不可能进入关键区的。

Peterson算法：

Peterson算法也是保证两个进程（线程）实现互斥的方法，比之前的Dekker算法更加简单，他同样提供了两个变量，保证进程不进入关键区，一个是flag[2]，一个是turn，两者的表达意思也类似，flag数组表示能否有权限使用关键区，turn是指有访问权限的进线程ID。（注释很重要，帮助你理解）

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>
#define true 1
#define false 0
typedef int bool;
bool flag[2];
int turn;
void procedure0()
{
        while(true)
        {
                flag[0] = true;
                turn = 1;
                while(flag[1] && turn == 1)//退出while循环的条件就是，要么另一个线程
//不想要使用关键区，要么此线程拥有访问权限。
                {
                        sleep(1);
                        printf("procedure0 is waiting!\n");
                }
                //critical section
                flag[0] = false;
        }
}
void procedure1()
{
        while(true)
        {
                flag[1] = true;
                turn = 0;
                while(flag[0] && turn == 0)
                {
                        sleep(1);
                        printf("procedure1 is waiting!\n");
                }
                //critical section
                flag[1] = false;
        }
}
void main()
{

        pthread_t t1,t2;
        flag[0] = flag[1] = false;
        int err;
        turn = 0;
        err =  pthread_create(&t1,NULL,(void*)procedure0,NULL);
        if(err != 0) exit(-1);
        err = pthread_create(&t2,NULL,(void*)procedure1,NULL);
        if(err != 0 ) exit(-1);
        pthread_join(t1,NULL);
        pthread_join(t2,NULL);
        exit(0);
}

Bear将turn的赋值放在while循环的后面，然后main函数中赋初值，也是可行的。

如有错误，请指正，感激不尽!

参考书籍：

《Modern.Operating.Systems.3rd.Edition》作者：Andrew S.Tanenbaum

参考网站：

https://zh.wikipedia.org/wiki/Peterson

（貌似要FQ）

http://baike.baidu.com/link?url=h-hOJrsTo24PXgPweosxSpnzeaKhJwhz7N3PbZhG_2_M_8U6RQqEYt9KWGzyclw6lr9Qbi4FkLdyrIKDeBQ6qq