标志法实现进程互斥：临界区管理详解

在本篇文章中，我们将深入探讨临界区管理在操作系统中的关键概念。临界区是进程中访问共享资源的那段代码，为了保证数据的一致性和避免竞态条件，需要确保在任何时刻只有一个进程能够进入临界区。作者通过一个示例程序展示了如何使用标志（flag）方法来实现进程间的互斥访问，即进程P1和P2之间的互斥控制。 3.1并发进程 - 序列程序设计强调的是程序执行的顺序性，包括程序内部和外部的顺序，以及其特点如封闭性、确定性和可再现性。在顺序程序中，一个操作完成后才会执行下一个。 - 并发程序设计则引入了进程的并发性，即多个进程在同一时间段内同时运行，尽管在任一时刻处理器只执行一个进程。这可以通过单处理器上交替执行不同进程的操作来理解，如进程A执行a1-a3的同时，进程B可能执行b1-b3。 3.2临界区管理 - 在并发环境下，关键问题是确保临界区的互斥访问。示例程序中，通过设置布尔变量`inside1`和`inside2`，当一个进程（如P1）进入临界区时，将其标志设为`true`，其他进程（如P2）检测到此标志为`true`时会等待。这防止了两个进程同时进入临界区。 3.3信号量与PV操作 - 信号量是一种更通用的同步机制，用于控制对共享资源的访问。P（Pulse）操作会增加信号量的值，而V（Wait）操作则减小。它们常用于解决更复杂的并发问题，比如解决死锁。 3.4管程（Monitor） - 管程是另一种并发控制结构，它提供了比信号量更高级别的并发控制。管程包含一组并发操作，这些操作只能在一个被管程控制的块（临界区）内执行。管程提供了更明确的互斥和并发控制，通常在多线程编程中使用。 3.5进程通信 - 在多进程环境中，进程间通信（IPC）是非常重要的。虽然文章没有直接提及，但讨论临界区管理时可能会涉及共享内存模型，这在进程通信中是一个基本元素，用于传递信息或协调多个进程的行为。 3.6死锁 - 死锁是并发系统中常见的问题，它发生在两个或多个进程在等待对方释放资源的情况下，导致它们都无法继续执行。文章虽然没有详细讨论死锁，但提到了它作为并发编程需要考虑的一个复杂问题。 总结来说，本文主要讲解了并发进程的概念、顺序程序设计与并发程序设计的区别，以及如何通过标志方法实现简单的临界区管理，进而引出信号量、管程等高级同步机制。对于操作系统的学习者而言，理解和掌握这些概念是设计高效并发系统的基础。