介绍
互斥是指进程之间的竞争关系
临界区的使用原则
- 没有进程在临界区时，想进入临界区的进程可以进入
- 不允许两个进程同时处于临街区
- 临界区外运行的进程不得阻塞其他进程进入临界区
- 不得使进程无限期等待进入临界区
解决方案
软件解决方案
- Dekker解法
- Peterson解法
硬件方案
- 屏蔽中断
- TSL指令
几种软件解决方法
第一种
当P进程在while(free)之后并且free=true语句之前完成时间片执行，被调度下CPU，此时Q进程此时被调度到CPU上执行并且进入临界区，但是没有完全执行完临界区就完成时间片被调度下CPU后，P进程又被调度上CPU继续执行进入临界区，此时有两个进程处在临界区中，违反了临界区的使用原则
第二种
如果Q进程不想进入临界区，则会导致P一直等待，不能进入临界区，违反了临界区的使用原则
第三种
当P进程执行完pturn=true之后被调度下CPU，然后Q进程被调度上CPU执行qturn=true之后也被调度下CPU，此时P进程将会一直执行while(qturn)导致不能进入到临界区
DEKKER算法
引入turn变量来标识应该哪个进程执行。
缺点
- 就算不使用临界区也会阻塞别的进程
- 一直在测临界区是否是否空闲，浪费处理器资源
- 只能处理固定顺序的进程序列
PETERSON算法
缺点
- 临界区范围大，不能保证所有指令并发执行
- 开关中断只能作用于一个处理器，所以适用于单处理器
- 用户程序不能使用特权指令
屏蔽中断
开关中断指令
TSL指令
TSL指令其工作如下所述：它将一个存储器字读到一个寄存器中，然后在该内存地址上存一个非零值。读数和写数操作保证是不可分割的—即该指令结束之前其他处理机均不允许访问该存储器字。执行TSL指令的CPU将锁住内存总线以禁止其他CPU在本指令结束之前访问内存。
为了使用TSL指令，我们必须用一个共享变量lock来协调对共享内存的访问。当lock为0时，任何进程都可以使用TSL指令将其置为1并读写共享内存。当操作结束时，进程用一条普通的MOVE指令将lock重新置为0。
如上图所示，其中展示了使用四条指令的汇编语言例程。第一条指令将lock原来的值拷贝到寄存器中并将lock置为1，随后这个原先的值与0相比较。如果它非零，则说明先前已被上锁，则程序将回到开头并再次测试。经过或长或短的一段时间后它将变成0(当前处于临界区中的进程退出临界区时)，于是子例程返回，并上锁。清除这个锁很简单，程序只需将0存入lock即可，不需要特殊的指令。
进程在进入临界区之前先调用enter_region。这将导致忙等待，直到锁空闲为止。随后它获得锁变量并返回。在进程从临界区返回时它调用leave_region，这将把lock置为0。
XCHG指令
总结
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浪费CPU：上面提到了几种实现互斥的方案，本质上说他们都是一种采用忙等待的方式，并且不断地检查当前条件是否允许其运行。通过进程之间的同步操作可以避免这种资源的浪费
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优先级反转问题：现在假设某一时刻，阴差阳错也好，还是什么也好，L进入了临界区，但是运行到中途，时间片到期了，这时候H处在ready状态，但是由于L还处在临界区，那其实H也无法运行，而L又没有时间片。结果就是大家就这么干耗着
参考资料
Dekker算法与Peterson算法-处理两个进程间互斥 操作系统–进程同步与死锁
