进程同步和进程互斥
我们把一个时间段内只允许一个进程使用的资源称为临界资源。许多物理设备(比如摄像头、打印机)都属于临界资源。此外还有许多变量、数据、内存缓冲区等都属于临界资源。
进程同步
进程同步是进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系。为进程之间的直接制约关系。在多道环境下，这种进程间在执行次序上的协调是必不可少的。
进程互斥
对临界资源的访问，必须互斥地进行。互斥，亦称间接制约关系。进程互斥指当一个进程访问某临界资源时，另一个想要访问该临界资源的进程必须等待。当前访问临界资源的进程访问结束，释放该资源之后，另一个进程才能去访问临界资源。
进程互斥的四个部分
do{
entry section; //进入区 检查是否可以进入临界区，若能进入，需要“上锁”
critical section; //临界区 访问临界资源的代码
exit section; //退出区 “解锁”
remainder section //剩余区 其余代码部分
}while(true)
进程互斥需要的原则
为了实现对临界资源的互斥访问，同时保证系统整体性能，需要遵循以下原则：
1.空闲让进。临界区空闲时，可以允许一个请求进入临界区的进程立即进入临界区；
2.忙则等待。当已有进程进入临界区时，其他试图进入临界区的进程必须等待；
4.让权等待。当进程不能进入临界区时，应立即释放处理机，防止进程忙等待。
进程互斥的软件实现方法
该算法可以实现“同一时刻最多允许一个进程访问临界区”，如果一个进程一直不访问临界区，那么虽然临界区空闲，但是另一个进程无法访问临界区。
缺点：违背了“空闲让进原则”
双标志先检查法
设置一个布尔型的数组，数组中的每个元素用来标记各个进程是否想进入临界区。
可能会出现两个进程同时想访问临界区的现象
缺点：违背了“忙则等待”原则
（2）双标志后检查法
后检查法是对先检查法的改进，如果一个进程想要访问临界区，就会先“上锁”，然后再“检查”，避免两个进程同时访问临界区的现象。
此算法可能会导致两个进程都无法进入临界区的现象。
缺点：虽然解决了“忙则等待问题”，但是违背了“空闲让进”和“有限等待”原则，如果各个进程长期无法访问资源，可能会导致“饿死”现象。
双标志后检查法中，两个进程都想访问临界区，可能导致都无法访问资源的情况，而Peterson算法可以解决这个问题，如果双方都想进入临界区，那么一个进程就可以主动让对方先进入临界区。
优缺点：Peterson算法遵循空闲忙进，忙则等待，有限等待三个原则，但依然没有遵循让权等待的原则。
进程互斥的硬件实现方法
中断屏蔽方法
利用“开中断关中断指令”实现
即某进程开始访问临界区到结束访问临界区为止都不允许被中断，也就不能发生进程切换，避免了两个进程同时访问临界区的情况
优点：简单、高效
缺点：不适用于多处理机；只适用于操作系统内核进程，不适用于用户进程(因为开/关中断指令只能运行在内核态，这组指令如果能让用户随意使用会很危险)
TestAndSet指令
简称TS指令，也有地方称为TestAndSetLock指令，或TSL指令。
TSL指令是用硬件实现的，执行的过程不允许被中断，只能一气呵成。
相比软件实现方法，TSL指令把“上锁”和“检查”操作用硬件的方式变成了一气响成的原于操作。
优点：实现简单，无需像软件实现方法那样严格检查是否会有逻辑漏洞；适用于多处理机环境
缺点：不满足“让权等待”原则，暂时无法进入临界区的进程会占用CPU并循环执行TSL指令，从而导致“忙等”。
Swap指令
有的地方也叫Exchange指令，或简称XCHG指令。Swap指令是用硬件实现的，执行的过程不允许被中断，只能一气呵成。
逻辑上来看Swap和TSL并无太大区别，都是先记录下此时临界区是否已经被上锁(记录在old变量上)，再将上锁标记lock设置为true，最后检查old，如果old为false则说明之前没有别的进程对临界区上锁，则可跳出循环，进入临界区。
优点：实现简单，无需像软件实现方法那样严格检查是否会有逻辑漏洞；适用于多处理机环境
缺点：不满足“让权等待”原则，暂时无法进入临界区的进程会占用CPU并循环执行TSL指令，从而导致“忙等”。
信号量机制
信号量就是一个变量，可以用一个信号量来表示系统中某种资源的数量。
wait（S）=P，原语和signal（S）=V，这是是我们自己写的函数，通常称这两个原语为P，V操作，括号里的信号量S就是函数调用时传入的参数。
使用PV操作需要把P（S），V（S）的位置放正确，并且PV操作必须成对出现。
