① 操作系統「進程同步」的基本概念是什麼
1、概念：進程同步是一個操作系統級別的概念,是在多道程序的環境下，存在著不同的制約關系，為了協調這種互相制約的關系，實現資源共享和進程協作，從而避免進程之間的沖突，引入了進程同步。
2、進程的同步與互斥
（1）進程的同步與互斥是指進程在推進時的相互制約關系。在多道程序系統中，由於資源共享與進程合作，這種進程間的制約稱為可能。為了保證進程的正確運行以及相互合作的進程之間交換信息，需要進程之間的通信。進程之間的制約關系體現為：進程的同步和互斥。
（2）進程同步：它主要源於進程合作，是進程間共同完成一項任務時直接發生相互作用的關系。為進程之間的直接制約關系。在多道環境下，這種進程間在執行次序上的協調是必不可少的。
（3）進程互斥：它主要源於資源共享，是進程之間的間接制約關系。在多道系統中，每次只允許一個進程訪問的資源稱為臨界資源，進程互斥就是保證每次只有一個進程使用臨界資源。
3、臨界資源和臨界區：
一次只允許一個進程使用的共享資源稱為臨界資源，如列印機、公共變數等；而在並發進程中與共享變數有關的程序段稱為臨界區。對臨界區的訪問必須是互斥進行。進程進入臨界區要滿足一定的條件，以保證臨界資源的安全使用，系統的正常運行，即對臨界區的管理就遵循以下三個原則：
（1）當有若干進程要求進入它們的臨界區時，應在有限時間內使一進程進入臨界區。換句話說，它們不應該相互等待而致使誰都不能進入。
（2）每次最多有一個進程處於臨界區內。
（3）進程在臨界區內逗留應在有限時間范圍內。
② Linux系統中對臨界資源進行互斥訪問的手段是
自旋鎖（Spin Lock）是一種典型的對臨界資源進行互斥訪問的手段，其名稱來源於它的工作方式。為了獲得一個自旋鎖，在某CPU上運行的代碼需先執行一個原子操作，該操作測試並設置（Test-AndSet）某個內存變數。由於它是原子操作，所以在該操作完成之前其他執行單元不可能訪問這個內存變數。如果測試結果表明鎖已經空閑，則程序獲得這個自旋鎖並繼續執行；如果測試結果表明鎖仍被佔用，程序將在一個小的循環內重復這個「測試並設置」操作，即進行所謂的「自旋」，通俗地說就是「在原地打轉」。當自旋鎖的持有者通過重置該變數釋放這個自旋鎖後，某個等待的「測試並設置」操作向其調用者報告鎖已釋放。理解自旋鎖最簡單的方法是把它作為一個變數看待，該變數把一個臨界區標記為「我當前在運行，請稍等一會」或者標記為「我當前不在運行，可以被使用。如果A執行單元首先進入常式，它將持有自旋鎖；當B執行單元試圖進入同一個常式時，將獲知自旋鎖已被持有，需等到A執行單元釋放後才能進入。在ARM體系結構下，自旋鎖的實現借用了ldrex指令、strex指令、ARM處理器內存屏障指令dmb和dsb、wfe指令和sev指令，這類似於代碼清單7.1的邏輯。可以說既要保證排他性，也要處理好內存屏障。
自旋鎖主要針對SMP或單CPU但內核可搶占的情況，對於單CPU和內核不支持搶占的系統，自旋鎖退化為空操作。在單CPU和內核可搶占的系統中，自旋鎖持有期間中內核的搶占將被禁止。由於內核可搶占的單CPU系統的行為實際上很類似於SMP系統，因此，在這樣的單CPU系統中使用自旋鎖仍十分必要。另外，在多核SMP的情況下，任何一個核拿到了自旋鎖，該核上的搶占調度也暫時禁止了，但是沒有禁止另外一個核的搶占調度。盡管用了自旋鎖可以保證臨界區不受別的CPU和本CPU內的搶占進程打擾，但是得到鎖的代碼路徑在執行臨界區的時候，還可能受到中斷和底半部的影響。為了防止這種影響，就需要用到自旋鎖的衍生。
③ 如何利用信號量機制實現多進程訪問臨界資源
進程互斥 定義:兩個或兩個以上的進程,不能同時進入關於同一組共享變數的臨界區域,否則可能發生與時間有關的錯誤,這種現象被稱作進程互斥.
在多道程序環境下，存在著臨界資源，它是指多進程存在時必須互斥訪問的資源。也就是某一時刻不允許多個進程同時訪問，只能單個進程的訪問。我們把這些程序的片段稱作臨界區或臨界段，它存在的目的是有效的防止競爭條件又能保證最大化使用共享數據。而這些並發進程必須有好的解決方案，才能防止出現以下情況：多個進程同時處於臨界區，臨界區外的進程阻塞其他的進程，有些進程在臨界區外無休止的等待。除此以外，這些方案還不能對CPU的速度和數目做出任何的假設。只有滿足了這些條件，才是一個好的解決方案。
訪問臨界資源的循環進程可以這樣來描述：
Repeat
entry section
Critical sections;
exit section
Remainder sectioni;
Until false
為實現進程互斥，可以利用軟體的方法，也可以在系統中設置專門的同步機制來協調多個進程，但是所有的同步機制應該遵循四大准則：
1.空閑讓進 當臨界資源處於空閑狀態，允許一個請求進入臨界區的進程立即進入臨界區，從 而有效的利用資源。
2.忙則等待 已經有進程進入臨界區時，意味著相應的臨界資源正在被訪問，所以其他准備進 入臨界區的進程必須等待，來保證多進程互斥。
3.有限等待 對要求訪問臨界資源的進程，應該保證該進程能在有效的時間內進入臨界區，防 止死等狀態。
4.讓權等待 當進程不能進入臨界區，應該立即釋放處理機，防止進程忙等待。
早期解決進程互斥問題有軟體的方法和硬體的方法，如：嚴格輪換法，Peterson的解決方案，TSL指令，Swap指令都可以實現進程的互斥，不過它們都有一定的缺陷，這里就不一一詳細說明，而後來Kijkstra提出的信號量機制則更好的解決了互斥問題。
④ 問如何保證進程互斥地訪問臨界資源
第一題我知道
用互斥操作或者說是PV操作就可也互斥的訪問臨界資源
⑤ 什麼是臨界資源
臨界資源是指每次僅允許一個進程訪問的資源。
屬於臨界資源的硬體有列印機、磁帶機等,軟體有消息緩沖隊列、變數、數組、緩沖區等。 諸進程間應採取互斥方式，實現對這種資源的共享。
每個進程中訪問臨界資源的那段代碼稱為臨界區。顯然，若能保證諸進程互斥地進入自己的臨界區，便可實現諸進程對臨界資源的互斥訪問。為此，每個進程在進入臨界區之前，應先對欲訪問的臨界資源進行檢查，看它是否正被訪問。如果此刻該臨界資源未被訪問，進程便可進入臨界區對該資源進行訪問，並設置它正被訪問的標志；如果此刻該臨界資源正被某進程訪問，則本進程不能進入臨界區。
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