Peterson算法

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Peterson算法是一个实现互斥锁并发程序设计算法,可以控制两个进程访问一个共享的单用户资源而不发生访问冲突。Gary L. Peterson于1981年提出此算法[1] [2]

算法概要[编辑]

算法使用两个控制变量flagturn. 其中flag[n]的值为真,表示ID号为n的进程希望进入该临界区. 变量turn保存有权访问共享资源的进程的ID号.

//flag[] is boolean array; and turn is an integer
flag[0]   = false;
flag[1]   = false;
turn;
P0: flag[0] = true;
    turn = 1;
    while (flag[1] == true && turn == 1)
    {
        // busy wait
    }
    // critical section
    flag[0] = false;
    // end of critical section
P1: flag[1] = true;
    turn = 0;
    while (flag[0] == true && turn == 0)
    {
        // busy wait
    }
    // critical section
    flag[1] = false;
    // end of critical section

该算法满足解决临界区问题的三个必须标准:互斥访问, 进入, 有限等待.[3]

互斥访问[编辑]

P0与P1显然不会同时在临界区: 如果进程P0在临界区内,那么或者flag[1]为假(意味着P1已经离开了它的临界区),或者turn为0(意味着P1只能在临界区外面等待,不能进入临界区).

进入[编辑]

进入(Progress)定义为:如果没有进程处于临界区内且有进程希望进入临界区, 则只有那些不处于剩余区(remainder section)的进程可以参与到哪个进程获得进入临界区这个决定中,且这个决定不能无限推迟。剩余区是指进程已经访问了临界区,并已经执行完成退出临界区的代码,即该进程当前的状态与临界区关系不大。

有限等待[编辑]

有限等待(Bounded waiting)意味着一个进程在提出进入临界区请求后,只需要等待临界区被使用有上限的次数后,该进程就可以进入临界区。[3]即进程不论其优先级多低,不应该饿死(starvation)在该临界区入口处。Peterson算法显然让进程等待不超过1次的临界区使用,即可获得权限进入临界区。

注解[编辑]

Peterson算法不需要原子(atomic)操作,即它是纯软件途径解决了互斥锁的实现。但需要注意限制CPU对内存的访问顺序的优化改变。

参考文献[编辑]

  1. ^ G. L. Peterson: "Myths About the Mutual Exclusion Problem", Information Processing Letters 12(3) 1981, 115–116
  2. ^ As discussed in Operating Systems Review, January 1990 ("Proof of a Mutual Exclusion Algorithm", M Hofri).
  3. ^ 3.0 3.1 Silberschatz. Operating Systems Concepts: Seventh Edition. John Wiley and Sons, 2005., Pages 194


参见[编辑]