并发性原理与操作系统复习：互斥、同步与试题解析

"操作系统—精髓与设计原理（第五版）复习题及答案中文版，包含并发性相关的知识点，如互斥、同步、进程并发、分布式处理、饥饿、信号量、Peterson算法、消息传递等。" 操作系统是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序，而并发性是现代操作系统中的核心概念之一，它使得多个任务可以在同一时间段内同时进行，从而提高了系统资源的利用率和效率。在本复习资料中，主要涉及了以下几个关键知识点： 1. **并发性**：并发性不仅存在于多处理系统中，单处理系统通过时间片轮转等调度方式也能实现进程的并发执行，尽管这种并发是模拟出来的。并发处理技术包括进程的交替执行和重叠执行。 2. **互斥与同步**：互斥是指在同一时刻只有一个进程能访问特定资源，防止数据不一致；同步则是协调并发进程的执行次序，确保数据的一致性和正确性。 3. **饥饿**：当一个或多个进程因资源分配不当，长时间无法获得所需资源而无法执行的情况称为饥饿。 4. **信号量机制**：信号量是用于解决互斥和同步问题的一种工具。wait和signal操作用于对信号量进行增减，但其分布可能导致难以理解的并发行为。 5. **Peterson算法**：这是一种为了解决两个进程互斥访问共享资源问题的算法，它可以扩展到处理更多进程的情况。 6. **消息传递**：在分布式系统中，进程通过消息传递进行通信和同步，可以避免忙等待，但可能涉及发送者和接收者的阻塞问题。消息队列和信箱是实现消息传递的关键。 7. **生产者/消费者问题**：这是一个经典的并发问题，涉及读写操作的同步，通常通过缓冲区来解决。有限缓冲区和无限缓冲区是两种模型，但生产者和消费者并非只有读写一个操作。 8. **读者-写者问题**：与生产者/消费者问题类似，但它区分了多个读者和一个写者，需要更精细的同步策略。 选择题的答案： 1. D. 以上所有，因为并发性在多应用程序、结构化应用程序和操作系统结构中都起着重要作用。 2. D. 以上都不是，所有并发性解决方案，无论使用信号量、管程、消息传递还是存储，都会涉及某种程度的忙等待。 3. B. 对echo过程的访问是非同步的，这可能导致数据错误或竞态条件。 复习这些知识点有助于深入理解操作系统的并发控制机制，这对于设计和优化高效的操作系统至关重要。同时，这些问题也反映了操作系统设计中的挑战，如死锁、活锁和饥饿等问题的预防和解决。通过解答这些题目，学习者可以检验自己对操作系统并发原理的理解，并提升分析和解决问题的能力。