限流设计实现互斥与连接数限制

本题主要讨论的是操作系统中的并发控制和资源限制，特别是如何通过设计服务器来实现对并发连接数量的管理。题目提到的"Swap()"函数是一个用于提供满足“bounded-waiting”（有限等待）要求的互斥访问方法，这是操作系统中一种常见的同步机制，用于避免多个进程无休止地等待资源。 首先， Swap() 函数用于在两个布尔变量之间交换值，这在实现锁机制时起到关键作用。当一个进程试图进入临界区（critical section），它会检查锁的状态（由 boolean 变量 lock 表示）。如果锁被占用（即为 true），进程会将自己的状态（通过 wait 数组）标记为等待（wait[i]=1），然后进入等待队列。这样可以确保不会出现无限等待的情况，因为每个进程都有一个唯一的标识符（i），使得它们按照先进先出（FIFO）的原则排队。 当临界区的进程完成其任务并释放锁（将 lock 设置为 false），会有一个“remainder section”，在这个阶段，进程会遍历 wait 数组，将其他等待进程的 wait 值置为 0，从而允许它们进入下一个临界区。这种操作确保了在任何时候，服务器都限制了并发连接的数量，这里设定为 N，一旦达到上限，后续到来的连接请求将被阻塞，直到有其他连接释放资源。 6.8 部分进一步探讨了这个概念的应用场景，例如在网络服务器中，服务器可能希望限制同时打开的 socket 连接数，这样可以防止过多的并发连接导致资源耗尽或性能下降。通过这种方式，服务器能够有效地管理其资源，确保服务质量和响应时间。设计这样的服务器时，需要考虑公平性、效率和资源回收策略，以平衡性能和系统稳定性。 总结来说，这部分作业重点在于理解如何利用互斥锁和有限等待的概念来实现操作系统中的并发控制，以及如何通过限制连接数来优化服务器性能。通过 Swap() 函数的使用和 wait 数组的管理，我们可以构建出一个能有效防止死锁和饥饿现象的并发控制模型。