2.6 进程同步

2.6 进程同步

　　操作系统中引入并发程序设计技术后，程序的执行不再是顺序的，一个程序未执行完而另一个程序便已开始执行，程序外部的顺序性特性消失，程序与计算不再一一对应，所以，操作系统中引进进程概念来描述这种变化。某些进程为完成同一任务需要分工协作，由于合作的每一个进程都是独立地以不可预知的速度推进，这就需要相互协作的进程在某些协调点上协调各自的工作。为了解决进程间协作关系（直接制约关系），便引入了进程同步的概念。

2.6.1 进程同步的基本概念

　　本小节将重点介绍进程同步，包括其基本概念和应遵循的准则。
　　1．基本概念
　　在多道程序系统中，由于资源共享与进程合作，使各进程之间可能产生如下两种形式的制约关系。
　　（1）间接相互制约
　　源于资源共享。例如，在仅有一台打印机的系统中，有两个进程A和B，如果进程A需要打印时，系统已将打印机分配给进程B，则进程A必须阻塞；一旦进程B将打印机释放，系统便将进程A唤醒，使之由阻塞状态变为就绪状态。
　　（2）直接相互制约
　　源于进程合作。例如，输入进程A通过单缓冲向进程B提供数据。当该缓冲空时，进程B不能获得所需数据而阻塞，一旦进程A将数据送入缓冲中，进程B被唤醒。反之，当缓冲满时，进程A被阻塞，仅当进程B取走缓冲数据时，才唤醒进程A。
　　进程同步有以下四个基本概念。
　　进程同步
　　主要源于进程合作是进程间共同完成一项任务时，直接发生相互作用的关系，称为进程之间的直接制约关系。在多道环境下，这种进程间在执行次序上的协调是必不可少的。
　　进程互斥
　　主要源于资源共享，是进程之间的间接制约关系。在多道系统中，每次只允许一个进程访问的资源称为临界资源，进程互斥就是保证每次只有一个进程使用临界资源。
　　临界资源
　　一次只允许一个进程使用的资源称为临界资源，如打印机、公共变量等。
　　临界区
　　在每个进程中，访问临界资源的程序段称为临界区。进程进入临界区要满足一定的条件，以保证临界资源的安全使用和系统的正常运行。
　　2．同步机制应遵循的准则
　　为禁止两个进程同时进入临界区，可用软件方法，也可在系统中设置专门的同步机制来协调它们，此时，应遵循下述四条准则。
　　（1）空闲让进
　　当无进程处于临界区内时，必须让一个要求进入临界区的进程立即进入，以有效地利用临界资源。
　　（2）忙则等待
　　当已有进程进入其临界区时，其他试图进入自己临界区的进程必须等待，以保证它们互斥地进入临界区。
　　（3）有限等待
　　对要求进入临界区的进程，应在有限的时间内使之进入，以免陷入“死等”状态。
　　（4）让权等待
　　对于等待进入临界区的进程而言，它必须立即释放处理机，以避免进程忙等。