Peterson 方法：进程互斥与同步问题探讨

在操作系统第二章中，我们讨论了Peterson方法的使用，这是一种早期的进程同步算法，用于解决进程间的互斥访问问题。Peterson方法的核心是两个进程P和Q分别尝试进入自己的临界区，这两个临界区不能同时被两个进程占用。进程通过检查并设置特定的信号量或标志来实现互斥和同步。 算法的关键部分如下： 1. 进程P和Q的循环结构： - 进程P: 在while循环中，首先尝试进入临界区，检查是否已由另一个进程占用，然后执行临界区代码，最后离开并释放资源。 - 进程Q: 同理，执行相同的操作，试图进入其临界区。 存在的问题： - **互斥存在忙等**：如果一个进程持有临界区，另一个进程必须一直等待，这可能导致CPU空闲，效率低下。这就是所谓的忙等现象。 - **不能用于同步**：Peterson方法仅能确保互斥，但无法解决进程间的依赖关系，即它不能有效地控制进程之间的执行顺序，因此不适合用于更复杂的同步任务。 在解决这些缺点的过程中，Peterson方法引出了两种模型的概念： - **忙等模型**：强调了直接的阻塞和唤醒，其中一个进程在等待期间不会做任何其他事情，直到被唤醒。 - **睡眠唤醒模型**：引入了睡眠和唤醒的概念，允许进程在等待时进入其他状态，减少CPU空闲时间，提高了系统的整体效率。 此外，课程还涉及了进程管理的相关概念，如多道程序设计、并发、共享资源、分配以及调度。调度是操作系统的重要组成部分，包括高级调度（决定作业进入系统）、中级调度（内存管理）和低级调度（CPU时间片分配）。操作系统的目标是平衡多个目标，如平均响应时间、等待时间和资源利用率，这导致了调度机制和策略的复杂性。 例如，生产者消费者问题、哲学家进餐问题、读者写者问题和理发师睡觉问题都是用进程同步模型来描述的实际问题。同时，信号量如计数同步信号量和互斥信号量被用来管理和保护共享资源，它们与临界区紧密关联，帮助管理资源的访问。 总结来说，Peterson方法虽然在特定场景下有用，但它作为同步算法的历史地位，以及现代操作系统中的进程管理、调度和资源共享机制的演变，为我们理解操作系统原理提供了基础。