互斥锁

  1. 互斥锁

解决临界区最简单的工具就是互斥锁（mutex lock）。一个进程在进入临界区时应获得锁；在退出临界区时释放锁。函数 acquire() 获得锁，而函数 release() 释放锁。

每个互斥锁有一个布尔变量 available，表示锁是否可用。如果锁是可用的，调用 acquire() 会成功，且锁不再可用。当一个进程试图获取不可用的锁时，会被阻塞，直到锁被释放。

acquire(){
while(!available)      // 忙等待
		;
available = false;     // 获得锁
}

release(){
available = true;      // 释放锁
}

acquire() 或 release() 的执行必须是原子操作，因此互斥锁通常采用硬件机制来实现。

互斥锁的主要缺点是忙等待，当有一个进程在临界区中，任何其他进程在进入临界区时必须连续循环调用 acquire()。当多个进程共享同一 CPU 时，就浪费了 CPU 周期。因此，互斥锁通常用于多处理器系统，一个线程可以在一个处理器上等待，不影响其他线程的执行。

需要连续循环忙等的互斥锁，都可称为自旋锁（spin lock），如 TSL 指令、swap 指令、单标志法。

特性：

● 需忙等，进程时间片用完才下处理机，违反「让权等待」

● 优点：等待期间不用切换进程上下文，多处理器系统中，若上锁的时间短，则等待代价很低

● 常用于多处理器系统，一个核忙等，其他核照常工作，并快速释放临界区

● 不太适用于单处理机系统，忙等的过程中不可能解锁

信号量机制

信号量是一个变量，用于表示系统中某种资源的数量

原语之前提到过，用开关中断指令来实现

一对原语：wait(S) 原语和 signal(S) 原语，可以把原语理解为我们自己写的函数，函数名分别为 wait 和 signal，括号里的信号量 S 其实就是函数调用时传入的一个参数。

整型信号量

表示系统中某种资源的数量

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