王道操作系统笔记，视频链接：2.3.3 互斥锁

进程互斥：锁

1. 互斥锁
   • 解决临界区最简单的工具就是互斥锁（mutex lock）。
     • 一个进程在进入临界区时应获得锁；在退出临界区时释放锁。
     • 函数acquire()获得锁，而函数release()释放锁。
   • 每个互斥锁有一个布尔变量available，表示锁是否可用。
     • 如果锁是可用的，调用acqiure()会成功，且锁不再可用。
     • 当一个进程试图获取不可用的锁时，会被阻塞，直到锁被释放。

acquire()
    while (!available)
        ;                   //忙等待
    available = false;      //获得锁
}
release() {
    available = true;       //释放锁
}

2. • acquire()或release()的执行必须时原子操作，因此互斥锁通常采用硬件机制来实现。
   • 互斥锁的主要缺点是忙等待。
   • 当有一个进程在临界区中，任何其他进程在进入临界区时必须连续循环调用acquire()。
   • 当多个进程共享一CPU时，就浪费了CPU周期。
   • 因此，互斥锁通常用于多处理器系统，一个线程可以在一个处理器上等待，不影响其他线程的执行。
3. 需要连续循环忙等的互斥锁，都可称为自旋锁（spin lock），如TSL指令、swap指令、单标志法等。
4. 特性：
   • 缺点：需忙等，进程时间片用完才下处理机，违反“让权等待”
   • 优点：等待期间不用切换进程上下文，多处理器系统中，若上锁的时间短，则等待代价很低
   • 常用于多处理器系统，一个核忙等，其他核照常工作，并快速释放临界区
   • 不太适用于单处理机系统，忙等的过程中不可能解锁
     • 举个例子就是P1上锁，P0忙等待，多核很有可能P1运行完释放，P0进入临界区，
     • 但是单核的情况下，P0忙等待只能浪费时间，因为单核只能同时运行一个进程，
     • 必须等P1上处理机释放锁后，P0再上处理机才能进入临界区。