操作系统(六) 临界区
不仅共享资源会造成竞态条件,事实上共享文件,共享内存也会造成竞态条件,那么该如何避免呢?或许一句话可以概括说明:禁止一个或者多个进程在同一时刻对共享资源(包括共享内存,共享文件等)进行读写。换句话说,我们需要一种互斥条件,也就是说,如果一个进程在某种方式下使用共享变量和文件外,除该进程之外的其他进程就禁止做这种事(访问同一资源)上面问题的纠结点在于，在进程 A 对共享变量的使用未结束之前进程 B 就使用它。在任何操作系统中，为了实现互斥操作而选用适当的原语是一个主要的设计问题，接下来我们会着重探讨一下
避免竞争问题可以使用一种抽象的方式去描述。大部分时间,进程都会忙于内部计算和其他不会导致竞争关系的计算。然而,有的进程会访问共享内存或者文件,然而,有些进程会访问共享内存或文件,或者做一些能够导致竞态条件的操作,我们把对共享内存进行访问的程序片段称为临界区域或临界区。如果我们能够正确的操作,使两个不同进程不可能同处于临界区,就能避免竞争条件,这也是从操作系统的角度来进行的;
尽管上面这种设计避免了竞争条件,但是不能确保并发线程同时访问共享数据的正确性和高效性，一个好的解决方案,应该包含下面四种条件:
1.任何时候两个进程都不能处于临界区
2.不应对CPU的速度和数量做任何假设
3.位于临界区外的进程不得阻塞其他进程
4.不能使任何进程无限等待进入临界区
从抽象的角度来看，我们通常希望进程的行为如上图所示，在 t1 时刻，进程 A 进入临界区，在 t2 的时刻，进程 B 尝试进入临界区，因为此时进程 A 正在处于临界区中，所以进程 B 会阻塞直到 t3 时刻进程 A 离开临界区，此时进程 B 能够允许进入临界区。最后，在 t4 时刻，进程 B 离开临界区，系统恢复到没有进程的原始状态。
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