Ⅰ 对临界区管理的基本原则是什么
临界区，每个进程中访问临界资源的那段程序叫做临界区，是一个访问共享资源的程序片段。进程对临界区的访问必须互斥，每次只允许一个进程进去临界区，其他进程等待。
临界资源：指每次只允许一个进程访问的资源，分硬件临界资源、软件临界资源。
临界区管理的基本原则是：
①如果有若干进程要求进入空闲的临界区，一次仅允许一个进程进入。②任何时候，处于临界区内的进程不可多于一个。如已有进程进入自己的临界区，则其它所有试图进入临界区的进程必须等待。③进入临界区的进程要在有限时间内退出，以便其它进程能及时进入自己的临界区。④如果进程不能进入自己的临界区，则应让出CPU，避免进程出现“忙等”现象。
1.临界资源
临界资源是一次仅允许一个进程使用的共享资源。各进程采取互斥的方式，实现共享的资源称作临界资源。属于临界资源的硬件有，打印机，磁带机等；软件有消息队列，变量，数组，缓冲区等。诸进程间采取互斥方式，实现对这种资源的共享。
2.临界区：
每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区，每次只允许一个进程进入临界区，进入后，不允许其他进程进入。不论是硬件临界资源还是软件临界资源，多个进程必须互斥的对它进行访问。多个进程涉及到同一个临界资源的的临界区称为相关临界区。使用临界区时，一般不允许其运行时间过长，只要运行在临界区的线程还没有离开，其他所有进入此临界区的线程都会被挂起而进入等待状态，并在一定程度上影响程序的运行性能。
Ⅱ 临界区是指并发进程中访问共享变量的什么段
临界区是指并发进程中访问共享变量的程序段
Ⅲ 请用技术语言介绍下线程同步，并发操作怎么控制
现在流行的进程线程同步互斥的控制机制，其实是由最原始最基本的4种方法实现的。由这4种方法组合优化就有了.Net和Java下灵活多变的，编程简便的线程进程控制手段。
这4种方法具体定义如下 在《操作系统教程》ISBN 7-5053-6193-7 一书中可以找到更加详细的解释
1、临界区:通过对多线程的串行化来访问公共资源或一段代码，速度快，适合控制数据访问。
2、互斥量:为协调共同对一个共享资源的单独访问而设计的。
3、信号量:为控制一个具有有限数量用户资源而设计。
4、事 件:用来通知线程有一些事件已发生，从而启动后继任务的开始。
临界区（Critical Section）
保证在某一时刻只有一个线程能访问数据的简便办法。在任意时刻只允许一个线程对共享资源进行访问。如果有多个线程试图同时访问临界区，那么在有一个线程进入后其他所有试图访问此临界区的线程将被挂起，并一直持续到进入临界区的线程离开。临界区在被释放后，其他线程可以继续抢占，并以此达到用原子方式操作共享资源的目的。
临界区包含两个操作原语：
EnterCriticalSection（） 进入临界区
LeaveCriticalSection（） 离开临界区
EnterCriticalSection（）语句执行后代码将进入临界区以后无论发生什么，必须确保与之匹配的LeaveCriticalSection（）都能够被执行到。否则临界区保护的共享资源将永远不会被释放。虽然临界区同步速度很快，但却只能用来同步本进程内的线程，而不可用来同步多个进程中的线程。
MFC提供了很多功能完备的类，我用MFC实现了临界区。MFC为临界区提供有一个CCriticalSection类，使用该类进行线程同步处理是非常简单的。只需在线程函数中用CCriticalSection类成员函数Lock（）和UnLock（）标定出被保护代码片段即可。Lock（）后代码用到的资源自动被视为临界区内的资源被保护。UnLock后别的线程才能访问这些资源。
//CriticalSection
CCriticalSection global_CriticalSection;
// 共享资源
char global_Array[256];
//初始化共享资源
void InitializeArray()
{
for(int i = 0;i<256;i++)
{
global_Array[i]=I;
}
}
//写线程
UINT Global_ThreadWrite(LPVOID pParam)
{
CEdit *ptr=(CEdit *)pParam;
ptr->SetWindowText("");
//进入临界区
global_CriticalSection.Lock();
for(int i = 0;i<256;i++)
{
global_Array[i]=W;
ptr->SetWindowText(global_Array);
Sleep(10);
}
//离开临界区
global_CriticalSection.Unlock();
return 0;
}
//删除线程
UINT Global_ThreadDelete(LPVOID pParam)
{
CEdit *ptr=(CEdit *)pParam;
ptr->SetWindowText("");
//进入临界区
global_CriticalSection.Lock();
for(int i = 0;i<256;i++)
{
global_Array[i]=D;
ptr->SetWindowText(global_Array);
Sleep(10);
}
//离开临界区
global_CriticalSection.Unlock();
return 0;
}
//创建线程并启动线程
void CCriticalSectionsDlg::OnBnClickedButtonLock()
{
//Start the first Thread
CWinThread *ptrWrite = AfxBeginThread(Global_ThreadWrite,
&m_Write,
THREAD_PRIORITY_NORMAL,
0,
CREATE_SUSPENDED);
ptrWrite->ResumeThread();
//Start the second Thread
CWinThread *ptrDelete = AfxBeginThread(Global_ThreadDelete,
&m_Delete,
THREAD_PRIORITY_NORMAL,
0,
CREATE_SUSPENDED);
ptrDelete->ResumeThread();
}
在测试程序中，Lock UnLock两个按钮分别实现，在有临界区保护共享资源的执行状态，和没有临界区保护共享资源的执行状态。
程序运行结果
互斥量（Mutex）
互斥量跟临界区很相似，只有拥有互斥对象的线程才具有访问资源的权限，由于互斥对象只有一个，因此就决定了任何情况下此共享资源都不会同时被多个线程所访问。当前占据资源的线程在任务处理完后应将拥有的互斥对象交出，以便其他线程在获得后得以访问资源。互斥量比临界区复杂。因为使用互斥不仅仅能够在同一应用程序不同线程中实现资源的安全共享，而且可以在不同应用程序的线程之间实现对资源的安全共享。
互斥量包含的几个操作原语：
CreateMutex（） 创建一个互斥量
OpenMutex（） 打开一个互斥量
ReleaseMutex（） 释放互斥量
WaitForMultipleObjects（） 等待互斥量对象
同样MFC为互斥量提供有一个CMutex类。使用CMutex类实现互斥量操作非常简单，但是要特别注意对CMutex的构造函数的调用
CMutex( BOOL bInitiallyOwn = FALSE, LPCTSTR lpszName = NULL, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsaAttribute = NULL)
不用的参数不能乱填，乱填会出现一些意想不到的运行结果。
//创建互斥量
CMutex global_Mutex(0,0,0);
// 共享资源
char global_Array[256];
void InitializeArray()
{
for(int i = 0;i<256;i++)
{
global_Array[i]=I;
}
}
UINT Global_ThreadWrite(LPVOID pParam)
{
CEdit *ptr=(CEdit *)pParam;
ptr->SetWindowText("");
global_Mutex.Lock();
for(int i = 0;i<256;i++)
{
global_Array[i]=W;
ptr->SetWindowText(global_Array);
Sleep(10);
}
global_Mutex.Unlock();
return 0;
}
UINT Global_ThreadDelete(LPVOID pParam)
{
CEdit *ptr=(CEdit *)pParam;
ptr->SetWindowText("");
global_Mutex.Lock();
for(int i = 0;i<256;i++)
{
global_Array[i]=D;
ptr->SetWindowText(global_Array);
Sleep(10);
}
global_Mutex.Unlock();
return 0;
}
同样在测试程序中，Lock UnLock两个按钮分别实现，在有互斥量保护共享资源的执行状态，和没有互斥量保护共享资源的执行状态。
程序运行结果
信号量（Semaphores）
信号量对象对线程的同步方式与前面几种方法不同，信号允许多个线程同时使用共享资源，这与操作系统中的PV操作相同。它指出了同时访问共享资源的线程最大数目。它允许多个线程在同一时刻访问同一资源，但是需要限制在同一时刻访问此资源的最大线程数目。在用CreateSemaphore（）创建信号量时即要同时指出允许的最大资源计数和当前可用资源计数。一般是将当前可用资源计数设置为最大资源计数，每增加一个线程对共享资源的访问，当前可用资源计数就会减1，只要当前可用资源计数是大于0的，就可以发出信号量信号。但是当前可用计数减小到0时则说明当前占用资源的线程数已经达到了所允许的最大数目，不能在允许其他线程的进入，此时的信号量信号将无法发出。线程在处理完共享资源后，应在离开的同时通过ReleaseSemaphore（）函数将当前可用资源计数加1。在任何时候当前可用资源计数决不可能大于最大资源计数。
PV操作及信号量的概念都是由荷兰科学家E.W.Dijkstra提出的。信号量S是一个整数，S大于等于零时代表可供并发进程使用的资源实体数，但S小于零时则表示正在等待使用共享资源的进程数。
P操作 申请资源：
（1）S减1；
（2）若S减1后仍大于等于零，则进程继续执行；
（3）若S减1后小于零，则该进程被阻塞后进入与该信号相对应的队列中，然后转入进程调度。
V操作 释放资源：
（1）S加1；
（2）若相加结果大于零，则进程继续执行；
（3）若相加结果小于等于零，则从该信号的等待队列中唤醒一个等待进程，然后再返回原进程继续执行或转入进程调度。
信号量包含的几个操作原语：
CreateSemaphore（） 创建一个信号量
OpenSemaphore（） 打开一个信号量
ReleaseSemaphore（） 释放信号量
WaitForSingleObject（） 等待信号量
//信号量句柄
HANDLE global_Semephore;
// 共享资源
char global_Array[256];
void InitializeArray()
{
for(int i = 0;i<256;i++)
{
global_Array[i]=I;
}
}
//线程1
UINT Global_ThreadOne(LPVOID pParam)
{
CEdit *ptr=(CEdit *)pParam;
ptr->SetWindowText("");
//等待对共享资源请求被通过 等于 P操作
WaitForSingleObject(global_Semephore, INFINITE);
for(int i = 0;i<256;i++)
{
global_Array[i]=O;
ptr->SetWindowText(global_Array);
Sleep(10);
}
//释放共享资源 等于 V操作
ReleaseSemaphore(global_Semephore, 1, NULL);
return 0;
}
UINT Global_ThreadTwo(LPVOID pParam)
{
CEdit *ptr=(CEdit *)pParam;
ptr->SetWindowText("");
WaitForSingleObject(global_Semephore, INFINITE);
for(int i = 0;i<256;i++)
{
global_Array[i]=T;
ptr->SetWindowText(global_Array);
Sleep(10);
}
ReleaseSemaphore(global_Semephore, 1, NULL);
return 0;
}
UINT Global_ThreadThree(LPVOID pParam)
{
CEdit *ptr=(CEdit *)pParam;
ptr->SetWindowText("");
WaitForSingleObject(global_Semephore, INFINITE);
for(int i = 0;i<256;i++)
{
global_Array[i]=H;
ptr->SetWindowText(global_Array);
Sleep(10);
}
ReleaseSemaphore(global_Semephore, 1, NULL);
return 0;
}
void CSemaphoreDlg::OnBnClickedButtonOne()
{
//设置信号量 1 个资源 1同时只可以有一个线程访问
global_Semephore= CreateSemaphore(NULL, 1, 1, NULL);
this->StartThread();
// TODO: Add your control notification handler code here
}
void CSemaphoreDlg::OnBnClickedButtonTwo()
{
//设置信号量 2 个资源 2 同时只可以有两个线程访问
global_Semephore= CreateSemaphore(NULL, 2, 2, NULL);
this->StartThread();
// TODO: Add your control notification handler code here
}
void CSemaphoreDlg::OnBnClickedButtonThree()
{
//设置信号量 3 个资源 3 同时只可以有三个线程访问
global_Semephore= CreateSemaphore(NULL, 3, 3, NULL);
this->StartThread();
// TODO: Add your control notification handler code here
}
信号量的使用特点使其更适用于对Socket（套接字）程序中线程的同步。例如，网络上的HTTP服务器要对同一时间内访问同一页面的用户数加以限制，这时可以为每一个用户对服务器的页面请求设置一个线程，而页面则是待保护的共享资源，通过使用信号量对线程的同步作用可以确保在任一时刻无论有多少用户对某一页面进行访问，只有不大于设定的最大用户数目的线程能够进行访问，而其他的访问企图则被挂起，只有在有用户退出对此页面的访问后才有可能进入。
程序运行结果
事件（Event）
事件对象也可以通过通知操作的方式来保持线程的同步。并且可以实现不同进程中的线程同步操作。
信号量包含的几个操作原语：
CreateEvent（） 创建一个信号量
OpenEvent（） 打开一个事件
SetEvent（） 回置事件
WaitForSingleObject（） 等待一个事件
WaitForMultipleObjects（） 等待多个事件
WaitForMultipleObjects 函数原型：
WaitForMultipleObjects（
IN DWORD nCount, // 等待句柄数
IN CONST HANDLE *lpHandles, //指向句柄数组
IN BOOL bWaitAll, //是否完全等待标志
IN DWORD dwMilliseconds //等待时间
）
参数nCount指定了要等待的内核对象的数目，存放这些内核对象的数组由lpHandles来指向。fWaitAll对指定的这nCount个内核对象的两种等待方式进行了指定，为TRUE时当所有对象都被通知时函数才会返回，为FALSE则只要其中任何一个得到通知就可以返回。dwMilliseconds在这里的作用与在WaitForSingleObject（）中的作用是完全一致的。如果等待超时，函数将返回WAIT_TIMEOUT。
//事件数组
HANDLE global_Events[2];
// 共享资源
char global_Array[256];
void InitializeArray()
{
for(int i = 0;i<256;i++)
{
global_Ar
ray[i]=I;
}
}
UINT Global_ThreadOne(LPVOID pParam)
{
CEdit *ptr=(CEdit *)pParam;
ptr->SetWindowText("");
for(int i = 0;i<256;i++)
{
global_Array[i]=O;
ptr->SetWindowText(global_Array);
Sleep(10);
}
//回置事件
SetEvent(global_Events[0]);
return 0;
}
UINT Global_ThreadTwo(LPVOID pParam)
{
CEdit *ptr=(CEdit *)pParam;
ptr->SetWindowText("");
for(int i = 0;i<256;i++)
{
global_Array[i]=T;
ptr->SetWindowText(global_Array);
Sleep(10);
}
//回置事件
SetEvent(global_Events[1]);
return 0;
}
UINT Global_ThreadThree(LPVOID pParam)
{
CEdit *ptr=(CEdit *)pParam;
ptr->SetWindowText("");
//等待两个事件都被回置
WaitForMultipleObjects(2, global_Events, true, INFINITE);
for(int i = 0;i<256;i++)
{
global_Array[i]=H;
ptr->SetWindowText(global_Array);
Sleep(10);
}
return 0;
}
void CEventDlg::OnBnClickedButtonStart()
{
for (int i = 0; i < 2; i++)
{
//实例化事件
global_Events[i]=CreateEvent(NULL,false,false,NULL);
}
CWinThread *ptrOne = AfxBeginThread(Global_ThreadOne,
&m_One,
THREAD_PRIORITY_NORMAL,
0,
CREATE_SUSPENDED);
ptrOne->ResumeThread();
//Start the second Thread
CWinThread *ptrTwo = AfxBeginThread(Global_ThreadTwo,
&m_Two,
THREAD_PRIORITY_NORMAL,
0,
CREATE_SUSPENDED);
ptrTwo->ResumeThread();
//Start the Third Thread
CWinThread *ptrThree = AfxBeginThread(Global_ThreadThree,
&m_Three,
THREAD_PRIORITY_NORMAL,
0,
CREATE_SUSPENDED);
ptrThree->ResumeThread();
// TODO: Add your control notification handler code here
}
事件可以实现不同进程中的线程同步操作，并且可以方便的实现多个线程的优先比较等待操作，例如写多个WaitForSingleObject来代替WaitForMultipleObjects从而使编程更加灵活。
程序运行结果
总结：
1． 互斥量与临界区的作用非常相似，但互斥量是可以命名的，也就是说它可以跨越进程使用。所以创建互斥量需要的资源更多，所以如果只为了在进程内部是用的话使用临界区会带来速度上的优势并能够减少资源占用量。因为互斥量是跨进程的互斥量一旦被创建，就可以通过名字打开它。
2． 互斥量（Mutex），信号灯（Semaphore），事件（Event）都可以被跨越进程使用来进行同步数据操作，而其他的对象与数据同步操作无关，但对于进程和线程来讲，如果进程和线程在运行状态则为无信号状态，在退出后为有信号状态。所以可以使用WaitForSingleObject来等待进程和线程退出。
3． 通过互斥量可以指定资源被独占的方式使用，但如果有下面一种情况通过互斥量就无法处理，比如现在一位用户购买了一份三个并发访问许可的数据库系统，可以根据用户购买的访问许可数量来决定有多少个线程/进程能同时进行数据库操作，这时候如果利用互斥量就没有办法完成这个要求，信号灯对象可以说是一种资源计数器。
疑问：
在 Linux 上，有两类信号量。第一类是由 semget/semop/semctl API 定义的信号量的 SVR4（System V Release 4）版本。第二类是由 sem_init/sem_wait/sem_post/interfaces 定义的 POSIX 接口。 它们具有相同的功能，但接口不同。 在2.4.x内核中，信号量数据结构定义为(include/asm/semaphore.h)。
但是在Linux中没有对互斥量的具体提法，只是看到说互斥量是信号量的一种特殊情况，当信号量的最大资源数=1同时可以访问共享资源的线程数=1 就是互斥量了。临界区的定义也比较模糊。没有找到用事件处理线程/进程同步互斥的操作的相关资料。在Linux下用GCC/G++编译标准C++代码，信号量的操作几乎和Windows下VC7的编程一样，不用改多少就顺利移植了，可是互斥量，事件，临界区的Linux移植没有成功。
请采纳。
Ⅳ 如何实现linux下多线程之间的互斥与同步
Linux设备驱动中必须解决的一个问题是多个进程对共享资源的并发访问，并发访问会导致竞态，linux提供了多种解决竞态问题的方式，这些方式适合不同的应用场景。
Linux内核是多进程、多线程的操作系统，它提供了相当完整的内核同步方法。内核同步方法列表如下：
中断屏蔽
原子操作
自旋锁
读写自旋锁
顺序锁
信号量
读写信号量
BKL（大内核锁）
Seq锁
一、并发与竞态：
定义：
并发（concurrency）指的是多个执行单元同时、并行被执行，而并发的执行单元对共享资源（硬件资源和软件上的全局变量、静态变量等）的访问则很容易导致竞态（race conditions）。
在linux中，主要的竞态发生在如下几种情况：
1、对称多处理器（SMP）多个CPU
特点是多个CPU使用共同的系统总线，因此可访问共同的外设和存储器。
2、单CPU内进程与抢占它的进程
3、中断（硬中断、软中断、Tasklet、底半部）与进程之间
只要并发的多个执行单元存在对共享资源的访问，竞态就有可能发生。
如果中断处理程序访问进程正在访问的资源，则竞态也会会发生。
多个中断之间本身也可能引起并发而导致竞态（中断被更高优先级的中断打断）。
解决竞态问题的途径是保证对共享资源的互斥访问，所谓互斥访问就是指一个执行单元在访问共享资源的时候，其他的执行单元都被禁止访问。
访问共享资源的代码区域被称为临界区，临界区需要以某种互斥机制加以保护，中断屏蔽，原子操作，自旋锁，和信号量都是linux设备驱动中可采用的互斥途径。
临界区和竞争条件：
所谓临界区（critical regions）就是访问和操作共享数据的代码段，为了避免在临界区中并发访问，编程者必须保证这些代码原子地执行——也就是说，代码在执行结束前不可被打断，就如同整个临界区是一个不可分割的指令一样，如果两个执行线程有可能处于同一个临界区中，那么就是程序包含一个bug，如果这种情况发生了，我们就称之为竞争条件（race conditions），避免并发和防止竞争条件被称为同步。
死锁：
死锁的产生需要一定条件：要有一个或多个执行线程和一个或多个资源，每个线程都在等待其中的一个资源，但所有的资源都已经被占用了，所有线程都在相互等待，但它们永远不会释放已经占有的资源，于是任何线程都无法继续，这便意味着死锁的发生。
二、中断屏蔽
在单CPU范围内避免竞态的一种简单方法是在进入临界区之前屏蔽系统的中断。
由于linux内核的进程调度等操作都依赖中断来实现，内核抢占进程之间的并发也就得以避免了。
中断屏蔽的使用方法：
local_irq_disable()//屏蔽中断
//临界区
local_irq_enable()//开中断
特点：
由于linux系统的异步IO，进程调度等很多重要操作都依赖于中断，在屏蔽中断期间所有的中断都无法得到处理，因此长时间的屏蔽是很危险的，有可能造成数据丢失甚至系统崩溃，这就要求在屏蔽中断之后，当前的内核执行路径应当尽快地执行完临界区的代码。
中断屏蔽只能禁止本CPU内的中断，因此，并不能解决多CPU引发的竞态，所以单独使用中断屏蔽并不是一个值得推荐的避免竞态的方法，它一般和自旋锁配合使用。
三、原子操作
定义：原子操作指的是在执行过程中不会被别的代码路径所中断的操作。
（原子原本指的是不可分割的微粒，所以原子操作也就是不能够被分割的指令）
（它保证指令以“原子”的方式执行而不能被打断）
原子操作是不可分割的，在执行完毕不会被任何其它任务或事件中断。在单处理器系统(UniProcessor)中，能够在单条指令中完成的操作都可以认为是" 原子操作"，因为中断只能发生于指令之间。这也是某些CPU指令系统中引入了test_and_set、test_and_clear等指令用于临界资源互斥的原因。但是，在对称多处理器(Symmetric Multi-Processor)结构中就不同了，由于系统中有多个处理器在独立地运行，即使能在单条指令中完成的操作也有可能受到干扰。我们以decl (递减指令)为例，这是一个典型的"读－改－写"过程，涉及两次内存访问。
通俗理解：
原子操作，顾名思义，就是说像原子一样不可再细分。一个操作是原子操作，意思就是说这个操作是以原子的方式被执行，要一口气执行完，执行过程不能够被OS的其他行为打断，是一个整体的过程，在其执行过程中，OS的其它行为是插不进来的。
分类：linux内核提供了一系列函数来实现内核中的原子操作，分为整型原子操作和位原子操作，共同点是：在任何情况下操作都是原子的，内核代码可以安全的调用它们而不被打断。
原子整数操作：
针对整数的原子操作只能对atomic_t类型的数据进行处理，在这里之所以引入了一个特殊的数据类型，而没有直接使用C语言的int型，主要是出于两个原因：
第一、让原子函数只接受atomic_t类型的操作数，可以确保原子操作只与这种特殊类型数据一起使用，同时，这也确保了该类型的数据不会被传递给其它任何非原子函数；
第二、使用atomic_t类型确保编译器不对相应的值进行访问优化——这点使得原子操作最终接收到正确的内存地址，而不是一个别名，最后就是在不同体系结构上实现原子操作的时候，使用atomic_t可以屏蔽其间的差异。
原子整数操作最常见的用途就是实现计数器。
另一点需要说明原子操作只能保证操作是原子的，要么完成，要么不完成，不会有操作一半的可能，但原子操作并不能保证操作的顺序性，即它不能保证两个操作是按某个顺序完成的。如果要保证原子操作的顺序性，请使用内存屏障指令。
atomic_t和ATOMIC_INIT(i)定义
typedef struct { volatile int counter; } atomic_t;
#define ATOMIC_INIT(i) { (i) }
在你编写代码的时候，能使用原子操作的时候，就尽量不要使用复杂的加锁机制，对多数体系结构来讲，原子操作与更复杂的同步方法相比较，给系统带来的开销小，对高速缓存行的影响也小，但是，对于那些有高性能要求的代码，对多种同步方法进行测试比较，不失为一种明智的作法。
原子位操作：
针对位这一级数据进行操作的函数，是对普通的内存地址进行操作的。它的参数是一个指针和一个位号。
为方便其间，内核还提供了一组与上述操作对应的非原子位函数，非原子位函数与原子位函数的操作完全相同，但是，前者不保证原子性，且其名字前缀多两个下划线。例如，与test_bit()对应的非原子形式是_test_bit()，如果你不需要原子性操作（比如，如果你已经用锁保护了自己的数据），那么这些非原子的位函数相比原子的位函数可能会执行得更快些。
四、自旋锁
自旋锁的引入：
如 果每个临界区都能像增加变量这样简单就好了，可惜现实不是这样，而是临界区可以跨越多个函数，例如：先得从一个数据结果中移出数据，对其进行格式转换和解 析，最后再把它加入到另一个数据结构中，整个执行过程必须是原子的，在数据被更新完毕之前，不能有其他代码读取这些数据，显然，简单的原子操作是无能为力 的（在单处理器系统(UniProcessor)中，能够在单条指令中完成的操作都可以认为是" 原子操作"，因为中断只能发生于指令之间），这就需要使用更为复杂的同步方法——锁来提供保护。
自旋锁的介绍：
Linux内核中最常见的锁是自旋锁（spin lock），自旋锁最多只能被一个可执行线程持有，如果一个执行线程试图获得一个被争用（已经被持有）的自旋锁，那么该线程就会一直进行忙循环—旋转—等待锁重新可用，要是锁未被争用，请求锁的执行线程便能立刻得到它，继续执行，在任意时间，自旋锁都可以防止多于一个的执行线程同时进入理解区，注意同一个锁可以用在多个位置—例如，对于给定数据的所有访问都可以得到保护和同步。
一个被争用的自旋锁使得请求它的线程在等待锁重新可用时自旋（特别浪费处理器时间），所以自旋锁不应该被长时间持有，事实上，这点正是使用自旋锁的初衷，在短期间内进行轻量级加锁，还可以采取另外的方式来处理对锁的争用：让请求线程睡眠，直到锁重新可用时再唤醒它，这样处理器就不必循环等待，可以去执行其他代码，这也会带来一定的开销——这里有两次明显的上下文切换， 被阻塞的线程要换出和换入。因此，持有自旋锁的时间最好小于完成两次上下文切换的耗时，当然我们大多数人不会无聊到去测量上下文切换的耗时，所以我们让持 有自旋锁的时间应尽可能的短就可以了，信号量可以提供上述第二种机制，它使得在发生争用时，等待的线程能投入睡眠，而不是旋转。
自旋锁可以使用在中断处理程序中（此处不能使用信号量，因为它们会导致睡眠），在中断处理程序中使用自旋锁时，一定要在获取锁之前，首先禁止本地中断（在 当前处理器上的中断请求），否则，中断处理程序就会打断正持有锁的内核代码，有可能会试图去争用这个已经持有的自旋锁，这样以来，中断处理程序就会自旋， 等待该锁重新可用，但是锁的持有者在这个中断处理程序执行完毕前不可能运行，这正是我们在前一章节中提到的双重请求死锁，注意，需要关闭的只是当前处理器上的中断，如果中断发生在不同的处理器上，即使中断处理程序在同一锁上自旋，也不会妨碍锁的持有者（在不同处理器上）最终释放锁。
自旋锁的简单理解：
理解自旋锁最简单的方法是把它作为一个变量看待，该变量把一个临界区或者标记为“我当前正在运行，请稍等一会”或者标记为“我当前不在运行，可以被使用”。如果A执行单元首先进入例程，它将持有自旋锁，当B执行单元试图进入同一个例程时，将获知自旋锁已被持有，需等到A执行单元释放后才能进入。
自旋锁的API函数：
其实介绍的几种信号量和互斥机制，其底层源码都是使用自旋锁,可以理解为自旋锁的再包装。所以从这里就可以理解为什么自旋锁通常可以提供比信号量更高的性能。
自旋锁是一个互斥设备，他只能会两个值：“锁定”和“解锁”。它通常实现为某个整数之中的单个位。
“测试并设置”的操作必须以原子方式完成。
任何时候，只要内核代码拥有自旋锁，在相关CPU上的抢占就会被禁止。
适用于自旋锁的核心规则：
（1）任何拥有自旋锁的代码都必须使原子的，除服务中断外（某些情况下也不能放弃CPU,如中断服务也要获得自旋锁。为了避免这种锁陷阱，需要在拥有自旋锁时禁止中断），不能放弃CPU（如休眠，休眠可发生在许多无法预期的地方）。否则CPU将有可能永远自旋下去（死机）。
（2）拥有自旋锁的时间越短越好。
需 要强调的是，自旋锁别设计用于多处理器的同步机制，对于单处理器（对于单处理器并且不可抢占的内核来说，自旋锁什么也不作），内核在编译时不会引入自旋锁 机制，对于可抢占的内核，它仅仅被用于设置内核的抢占机制是否开启的一个开关，也就是说加锁和解锁实际变成了禁止或开启内核抢占功能。如果内核不支持抢 占，那么自旋锁根本就不会编译到内核中。
内核中使用spinlock_t类型来表示自旋锁，它定义在：
typedef struct {
raw_spinlock_t raw_lock;
#if defined(CONFIG_PREEMPT) && defined(CONFIG_SMP)
unsigned int break_lock;
#endif
} spinlock_t;
对于不支持SMP的内核来说，struct raw_spinlock_t什么也没有，是一个空结构。对于支持多处理器的内核来说，struct raw_spinlock_t定义为
typedef struct {
unsigned int slock;
} raw_spinlock_t;
slock表示了自旋锁的状态，“1”表示自旋锁处于解锁状态（UNLOCK），“0”表示自旋锁处于上锁状态（LOCKED）。
break_lock表示当前是否由进程在等待自旋锁，显然，它只有在支持抢占的SMP内核上才起作用。
自旋锁的实现是一个复杂的过程，说它复杂不是因为需要多少代码或逻辑来实现它，其实它的实现代码很少。自旋锁的实现跟体系结构关系密切，核心代码基本也是由汇编语言写成，与体协结构相关的核心代码都放在相关的目录下，比如。对于我们驱动程序开发人员来说，我们没有必要了解这么spinlock的内部细节，如果你对它感兴趣，请参考阅读Linux内核源代码。对于我们驱动的spinlock接口，我们只需包括头文件。在我们详细的介绍spinlock的API之前，我们先来看看自旋锁的一个基本使用格式：
#include
spinlock_t lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;
spin_lock(&lock);
....
spin_unlock(&lock);
从使用上来说，spinlock的API还很简单的，一般我们会用的的API如下表，其实它们都是定义在中的宏接口，真正的实现在中
#include
SPIN_LOCK_UNLOCKED
DEFINE_SPINLOCK
spin_lock_init( spinlock_t *)
spin_lock(spinlock_t *)
spin_unlock(spinlock_t *)
spin_lock_irq(spinlock_t *)
spin_unlock_irq(spinlock_t *)
spin_lock_irqsace(spinlock_t *，unsigned long flags)
spin_unlock_irqsace(spinlock_t *, unsigned long flags)
spin_trylock(spinlock_t *)
spin_is_locked(spinlock_t *)
• 初始化
spinlock有两种初始化形式，一种是静态初始化，一种是动态初始化。对于静态的spinlock对象，我们用 SPIN_LOCK_UNLOCKED来初始化，它是一个宏。当然，我们也可以把声明spinlock和初始化它放在一起做，这就是 DEFINE_SPINLOCK宏的工作，因此，下面的两行代码是等价的。
DEFINE_SPINLOCK (lock);
spinlock_t lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;
spin_lock_init 函数一般用来初始化动态创建的spinlock_t对象，它的参数是一个指向spinlock_t对象的指针。当然，它也可以初始化一个静态的没有初始化的spinlock_t对象。
spinlock_t *lock
......
spin_lock_init(lock);
• 获取锁
内核提供了三个函数用于获取一个自旋锁。
spin_lock：获取指定的自旋锁。
spin_lock_irq：禁止本地中断并获取自旋锁。
spin_lock_irqsace：保存本地中断状态，禁止本地中断并获取自旋锁，返回本地中断状态。
自旋锁是可以使用在中断处理程序中的，这时需要使用具有关闭本地中断功能的函数，我们推荐使用 spin_lock_irqsave，因为它会保存加锁前的中断标志，这样就会正确恢复解锁时的中断标志。如果spin_lock_irq在加锁时中断是关闭的，那么在解锁时就会错误的开启中断。
另外两个同自旋锁获取相关的函数是：
spin_trylock()：尝试获取自旋锁，如果获取失败则立即返回非0值，否则返回0。
spin_is_locked()：判断指定的自旋锁是否已经被获取了。如果是则返回非0，否则，返回0。
• 释放锁
同获取锁相对应，内核提供了三个相对的函数来释放自旋锁。
spin_unlock：释放指定的自旋锁。
spin_unlock_irq：释放自旋锁并激活本地中断。
spin_unlock_irqsave：释放自旋锁，并恢复保存的本地中断状态。
五、读写自旋锁
如 果临界区保护的数据是可读可写的，那么只要没有写操作，对于读是可以支持并发操作的。对于这种只要求写操作是互斥的需求，如果还是使用自旋锁显然是无法满 足这个要求（对于读操作实在是太浪费了）。为此内核提供了另一种锁－读写自旋锁，读自旋锁也叫共享自旋锁，写自旋锁也叫排他自旋锁。
读写自旋锁是一种比自旋锁粒度更小的锁机制，它保留了“自旋”的概念，但是在写操作方面，只能最多有一个写进程，在读操作方面，同时可以有多个读执行单元，当然，读和写也不能同时进行。
读写自旋锁的使用也普通自旋锁的使用很类似，首先要初始化读写自旋锁对象：
// 静态初始化
rwlock_t rwlock = RW_LOCK_UNLOCKED;
//动态初始化
rwlock_t *rwlock;
...
rw_lock_init(rwlock);
在读操作代码里对共享数据获取读自旋锁：
read_lock(&rwlock);
...
read_unlock(&rwlock);
在写操作代码里为共享数据获取写自旋锁：
write_lock(&rwlock);
...
write_unlock(&rwlock);
需要注意的是，如果有大量的写操作，会使写操作自旋在写自旋锁上而处于写饥饿状态（等待读自旋锁的全部释放），因为读自旋锁会自由的获取读自旋锁。
读写自旋锁的函数类似于普通自旋锁，这里就不一一介绍了，我们把它列在下面的表中。
RW_LOCK_UNLOCKED
rw_lock_init(rwlock_t *)
read_lock(rwlock_t *)
read_unlock(rwlock_t *)
read_lock_irq(rwlock_t *)
read_unlock_irq(rwlock_t *)
read_lock_irqsave(rwlock_t *, unsigned long)
read_unlock_irqsave(rwlock_t *, unsigned long)
write_lock(rwlock_t *)
write_unlock(rwlock_t *)
write_lock_irq(rwlock_t *)
write_unlock_irq(rwlock_t *)
write_lock_irqsave(rwlock_t *, unsigned long)
write_unlock_irqsave(rwlock_t *, unsigned long)
rw_is_locked(rwlock_t *)
六、顺序琐
顺序琐（seqlock）是对读写锁的一种优化，若使用顺序琐，读执行单元绝不会被写执行单元阻塞，也就是说，读执行单元可以在写执行单元对被顺序琐保护的共享资源进行写操作时仍然可以继续读，而不必等待写执行单元完成写操作，写执行单元也不需要等待所有读执行单元完成读操作才去进行写操作。
但是，写执行单元与写执行单元之间仍然是互斥的，即如果有写执行单元在进行写操作，其它写执行单元必须自旋在哪里，直到写执行单元释放了顺序琐。
如果读执行单元在读操作期间，写执行单元已经发生了写操作，那么，读执行单元必须重新读取数据，以便确保得到的数据是完整的，这种锁在读写同时进行的概率比较小时，性能是非常好的，而且它允许读写同时进行，因而更大的提高了并发性，
注意，顺序琐由一个限制，就是它必须被保护的共享资源不含有指针，因为写执行单元可能使得指针失效，但读执行单元如果正要访问该指针，将导致Oops。
七、信号量
Linux中的信号量是一种睡眠锁，如果有一个任务试图获得一个已经被占用的信号量时，信号量会将其推进一个等待队列，然后让其睡眠，这时处理器能重获自由，从而去执行其它代码，当持有信号量的进程将信号量释放后，处于等待队列中的哪个任务被唤醒，并获得该信号量。
信号量，或旗标，就是我们在操作系统里学习的经典的P/V原语操作。
P：如果信号量值大于0，则递减信号量的值，程序继续执行，否则，睡眠等待信号量大于0。
V：递增信号量的值，如果递增的信号量的值大于0，则唤醒等待的进程。
信号量的值确定了同时可以有多少个进程可以同时进入临界区，如果信号量的初始值始1，这信号量就是互斥信号量（MUTEX）。对于大于1的非0值信号量，也可称为计数信号量（counting semaphore）。对于一般的驱动程序使用的信号量都是互斥信号量。
类似于自旋锁，信号量的实现也与体系结构密切相关，具体的实现定义在头文件中，对于x86_32系统来说，它的定义如下：
struct semaphore {
atomic_t count;
int sleepers;
wait_queue_head_t wait;
};
信号量的初始值count是atomic_t类型的，这是一个原子操作类型，它也是一个内核同步技术，可见信号量是基于原子操作的。我们会在后面原子操作部分对原子操作做详细介绍。
信号量的使用类似于自旋锁，包括创建、获取和释放。我们还是来先展示信号量的基本使用形式：
static DECLARE_MUTEX(my_sem);
......
if (down_interruptible(&my_sem))
{
return -ERESTARTSYS;
}
......
up(&my_sem)
Linux内核中的信号量函数接口如下：
static DECLARE_SEMAPHORE_GENERIC(name, count);
static DECLARE_MUTEX(name);
seam_init(struct semaphore *, int);
init_MUTEX(struct semaphore *);
init_MUTEX_LOCKED(struct semaphore *)
down_interruptible(struct semaphore *);
down(struct semaphore *)
down_trylock(struct semaphore *)
up(struct semaphore *)
• 初始化信号量
信号量的初始化包括静态初始化和动态初始化。静态初始化用于静态的声明并初始化信号量。
static DECLARE_SEMAPHORE_GENERIC(name, count);
static DECLARE_MUTEX(name);
对于动态声明或创建的信号量，可以使用如下函数进行初始化：
seam_init(sem, count);
init_MUTEX(sem);
init_MUTEX_LOCKED(struct semaphore *)
显然，带有MUTEX的函数始初始化互斥信号量。LOCKED则初始化信号量为锁状态。
• 使用信号量
信号量初始化完成后我们就可以使用它了
down_interruptible(struct semaphore *);
down(struct semaphore *)
down_trylock(struct semaphore *)
up(struct semaphore *)
down函数会尝试获取指定的信号量，如果信号量已经被使用了，则进程进入不可中断的睡眠状态。down_interruptible则会使进程进入可中断的睡眠状态。关于进程状态的详细细节，我们在内核的进程管理里在做详细介绍。
down_trylock尝试获取信号量， 如果获取成功则返回0，失败则会立即返回非0。
当退出临界区时使用up函数释放信号量，如果信号量上的睡眠队列不为空，则唤醒其中一个等待进程。
八、读写信号量
类似于自旋锁，信号量也有读写信号量。读写信号量API定义在头文件中，它的定义其实也是体系结构相关的，因此具体实现定义在头文件中，以下是x86的例子：
struct rw_semaphore {
signed long count;
spinlock_t wait_lock;
struct list_head wait_list;
};
Ⅳ 分析怎样实现的对共享存储区的互斥和同步
你说的这个是远程监控和备份，需要在PC1上登录客户端软件通过花生壳或其他域名服务器域名解析出去，然后你在PC2上面通过解析出来的域名登录上去进行监控和存储即可。不过远程监控效果很一般，图像也不连续，除非你是光线上网这样才会好一点。
Ⅵ 如何提高MySQL并发能力的思路
1、使用行级别锁，避免表级别或页级别锁
尽量使用支持行级别锁的存储引擎，如InnoDB;只在读操作显着多于写作的场景中(如数据仓库类的应用)使用表级别锁的存储引擎，如MyISAM;。
2、降低热巨锁(hot gaint lock)出现的可能性以尽可能避免全局互斥量
临界区(仅允许单一线程访问的资源)会严重降低MySQL系统并发性;InnoDB缓冲池(buffer pool)、数据字典等都是常见的临界区;幸运的是，新版本的InnoDB已经能够较好的运行于多核处理器，支持使用 innodb_buffer_pool_instances服务器变量建立多个缓冲池实例，每个缓冲池实例分别自我管理空闲列表、列表刷写、LRU以及其它跟缓冲池相关的数据结构，并通过各自的互斥锁进行保护。
3、并行运行多个I/O线程
通过innodb_io_capacity服务器变量等增加磁盘I/O线程的数量可以提高前端操作(如SELECT)的性能，不过，磁盘I/O线程的数量不应该超过磁盘的IOPS(7200RPM的单块硬件的IOPS数量一般为100个左右)。
此外，异步I/O也可以在一定程度上提高系统的并发能力，在Linux系统上，可以通过将MySQL的服务器变量innodb_use_native_aio的值设定为ON设定InnoDB可以使用Linux的异步I/O子系统。
4、并行后端任务
默认情况下，MySQL的清写(purge)操作(用于移除带删除标记的记录)由InnoDB的主线程完成，这可以降低内部资源竞争发生的概率，进而增强MySQL服务伸缩能力。不过，随着InnoDB内部各式各样的竞争越来越多，这种设置带来的性能优势已几乎不值一提，因此，生产环境中应该通过为innodb_purge_threads服务器变量设定为ON将主线程与清写线程分开运行。
5、单线程复制模型中的SQL线程是一个热区
在从服务器上并行运行多个SQL线程可有效提高MySQL从服务器性能，MySQL 5.6支持多线程复制(每库一个复制线程);
Ⅶ 6. 临界区是指并发进程中访问共享变量的()段. A,管理信息 B,信息存储 C,数据 D,程序
一、单项选择题(每题1分，共20分) 1.操作系统的发展过程是( C )
C、管理程序，原始操作系统，操作系统
2.用户程序中的输入、输出操作实际上是由(B、操作系统 )完成。
3.进程调度的对象和任务分别是( C )。
C、进程，从就绪队列中按一定的调度策略选择一个进程占用CPU 4.支持程序浮动的地址转换机制是( A、动态重定位 )
5.在可变分区存储管理中，最优适应分配算法要求对空闲区表项按(C、尺寸从小到大)进行排列。
6.设计批处理多道系统时，首先要考虑的是( 系统效率和吞吐量 )。 7.当进程因时间片用完而让出处理机时，该进程应转变为( b )状态。
A、等待 B、就绪 C、运行 D、完成 8.文件的保密是指防止文件被( c )。
A、篡改 B、破坏 C、窃取 D、删除
9.若系统中有五个并发进程涉及某个相同的变量A，则变量A的相关临界区是由( d )
临界区构成。
A、2个 B、3个 C、4个 D、5个
10.按逻辑结构划分，文件主要有两类：(记录式文件 )和流式文件。 A、记录式文件 B、网状文件 C、索引文件 D、流式文件
11.UNIX中的文件系统采用(、流式文件 )。
A、网状文件 B、记录式文件 C、索引文件 D、流式文件 12.文件系统的主要目的是(A、实现对文件的按名存取 )。 13.文件系统中用( D、目录
)管理文件。
14.为了允许不同用户的文件具有相同的文件名，通常在文件系统中采用(B、多级目
录 )。
15.在多进程的并发系统中，肯定不会因竞争(C、CPU )而产生死锁。
16.一种既有利于短小作业又兼顾到长作业的作业调度算法是( C、最高响应比优先
)。17.两个进程合作完成一个任务。在并发执行中，一个进程要等待其合作伙伴发来消息，或
者建立某个条件后再向前执行，这种制约性合作关系被称为进程的( B、同步 )。18.当每类资源只有一个个体时，下列说法中不正确的是( )。
A、有环必死锁 B、死锁必有环
C、有环不一定死锁 D、被锁者一定全在环中
19.数据文件存放在到存储介质上时，采用的逻辑组织形式是与(A、文件逻辑结构 )
有关的。
20.在单处理器的多进程系统中，进程什么时候占用处理器和能占用多长时间，取决于(B、进程自身和进程调度策略 )。
二、填空题(每空2分，共20分)
1.若信号量S的初值定义为10，则在S上调用了16次P操作和15次V操作后S的值应
该为( 9 )。
2.进程调度的方式通常有(抢占 )和(非抢占)两种方式。
3.每个索引文件都必须有一张( 索引结点 )表，其中的地址登记项用来指出文件在外存
上的位置信息。
4.在一请求分页系统中，假如一个作业的页面走向为：4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、
5，当分配给该作业的物理块数为4时(开始时没有装入页面)，采用LRU页面淘汰算法将产生( 8 )次缺页中断。
5.信号量被广泛用于三个目的是( 同步 )、( 互斥 )和描述前趋关系。
6.程序并发执行时的特征是( 间断性 )、( 失去了封闭性 )、( 不可再现性 )和独立性。 三、判断题(每题1分，共10分)
( T )1.文件系统中分配存储空间的基本单位不是记录。 ( F )2.具有多道功能的操作系统一定是多用户操作系统。
( T )3.虚拟存储器是由操作系统提供的一个假想的特大存储器，它并不是实际的内存，其大小可比内存空间大得多。
( T )4.批处理系统的(主要优点)是系统的吞吐量大、资源利用率高、系统的开销较小。 ( F )5.文件系统中源程序是有结构的记录式文件。
( F )6.即使在多道程序环境下，普通用户也能设计用内存物理地址直接访问内存的程序。 ( F
)7.顺序文件适合建立在顺序存储设备上，而不适合建立在磁盘上。
( T )8.SPOOLing系统实现设备管理的虚拟技术，即：将独占设备改造为共享设备。它由专门负责I/O的常驻内存进程以及输入、输出井组成。
( F )9.系统调用是操作系统与外界程序之间的接口，它属于核心程序。在层次结构设计中，它最靠近硬件。
( F )10.若系统中存在一个循环等待的进程集合，则必定会死锁。 四、程序与算法(共10分)
设有一缓冲池P，P中含有20个可用缓冲区，一个输入进程将外部数据读入P，另有一
个输出进程将P中数据取出并输出。若讲程每次操作均以一个缓冲区为单位，试用记录型信号量写出两个进程的同步算法,要求写出信号量的初值。 解：
semaphore mutex=1; semaphore empty=20; semaphore full=0; int in,out = 0;
item p [20]; void Procer(){ while(ture){
procer an item in nextp; wait(empty); wait(mutex); p[in] := nextp; in :=
(in+1) mod 20; signal(mutex); signal(full); } }
void Consumer(){ while(ture){ wait(full); wait(mutex); nextc := p[out]; out
:= (out+1) mod 20; signal(mutex); signal(empty); } }
五、问答题(共16分)
某系统有A、B、C、D四类资源可供五个进程P1、P2、P3、P4、P5共享。系统对这四类资源的拥有量为:A类3个、B类14个、C类12个、D类12个。进程对资源的需求和分配
情况如下：
按银行家算法回答下列问题：
(1)现在系统中的各类资源还剩余多少?(4分) (2)现在系统是否处于安全状态?为什么?(6分)
(3)如果现在进程P2提出需要A类资源0个、B类资源4个、C类资源2个和D类资源0个，系统能否去满足它的请求?请说明原因。(6)
(1)A：1;B：5;C：2;D：0 (2)need矩阵为：P1 0 0 0 0 P2 0 7 5 0 P3 1 0 0 2 P4 0 0 2 0
P5 0 6 4 2
存在安全序列，如P1，P3
，P4，P5，P2，所以安全
(3)能，因为试探分配后，可用资源为1，1，0，0。可找到安全序列，所以可分配。六、计算题(第1题6分;第2题10分;第3题8分;共24分)
1、某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面，每页为1KB，内存为16KB。假定某时刻一用户页表中已调入内存的页面的页号和物理块号的对照表如下：
则逻辑地址0A5D(H)所对应的物理地址是什么?(6分)
0A5D(H)=0000 1010 0101 1101
2号页对应4号块，所以物理地址是0001 0010 0101 1101
即125D(H)。
2、设有三道作业，它们的提交时间及执行时间由下表给出:
作业号 提交时间 执行时间
1 8.5 2.0
2 9.2 1.6
3 9.4 0.5
试计算在单道程序环境下，采用先来先服务调度算法和最短作业优先调度算法时的平均周转时间
(时间单位:小时，以十进制进行计算;要求写出计算过程)(10分)
FCFS: 作业号 提交时间 执行时间 开始时间 完成时间 周转时间
1 8.5 2.0 8.5 10.5 2.0
2 9.2 1.6 10.5 12.1 2.9
3 9.4 0.5 12.1 12.6 3.2
平均周转时间=(2.0+2.9+3.2)/3=2.7(小时)
SJF: 作业号 提交时间 执行时间 开始时间 完成时间 周转时间
1 8.5 2.0 8.5 10.5 2.0
2 9.2 1.6 11.0 12.6 3.4
3 9.4 0.5 10.5 11.0 1.6
平均周转时间=(2.0+3.4+1.6)/3=2.3(小时)
3、假定当前磁头位于100号磁道，进程对磁道的请求序列依次为55，58，39，18，90，160，150，38，180。当采用先来先服务和最短寻道时间优先算法时，总的移动的磁道数分别是多少?(请给出寻道次序和每步移动磁道数)(8分)
FCFS: 服务序列依次为:55，58，39，18，90，160，150，38，180
移动的磁道数分别是: 45, 3, 19, 21, 72, 70, 10, 112,142
总的移动的磁道数是:494
SSTF: 服务序列依次为:90，58，55，39，38，18，150，160，180
移动的磁道数分别是: 10, 32, 3, 16, 1, 20, 132, 10, 20
总的移动的磁道数是:244
Ⅷ 驱动里面为什么要有并发，互斥的控制如何实现
驱动里面为什么要有并发、互斥的控制？如何实现？讲个例子？ 并发（concurrency）指的是多个执行单元同时、并行被执行，而并发的执行单元对 共 享资源（硬件资源和软件上的全局变量、静态变量等）的访问则很容易导致竞态（race conditions） 。 解决竞态问题的途径是保证对共享资源的互斥访问， 所谓互斥访问就是指一个执行单 元 在访问共享资源的时候，其他的执行单元都被禁止访问。 访问共享资源的代码区域被称为临界区， 临界区需要以某种互斥机 制加以保护， 中断屏蔽， 原子操作，自旋锁，和信号量都是 linux 设备驱动中可采用的互斥途径。
Ⅸ 如何利用信号量机制实现多进程访问临界资源
进程互斥 定义:两个或两个以上的进程,不能同时进入关于同一组共享变量的临界区域,否则可能发生与时间有关的错误,这种现象被称作进程互斥.
在多道程序环境下，存在着临界资源，它是指多进程存在时必须互斥访问的资源。也就是某一时刻不允许多个进程同时访问，只能单个进程的访问。我们把这些程序的片段称作临界区或临界段，它存在的目的是有效的防止竞争条件又能保证最大化使用共享数据。而这些并发进程必须有好的解决方案，才能防止出现以下情况：多个进程同时处于临界区，临界区外的进程阻塞其他的进程，有些进程在临界区外无休止的等待。除此以外，这些方案还不能对CPU的速度和数目做出任何的假设。只有满足了这些条件，才是一个好的解决方案。
访问临界资源的循环进程可以这样来描述：
Repeat
entry section
Critical sections;
exit section
Remainder sectioni;
Until false
为实现进程互斥，可以利用软件的方法，也可以在系统中设置专门的同步机制来协调多个进程，但是所有的同步机制应该遵循四大准则：
1.空闲让进 当临界资源处于空闲状态，允许一个请求进入临界区的进程立即进入临界区，从 而有效的利用资源。
2.忙则等待 已经有进程进入临界区时，意味着相应的临界资源正在被访问，所以其他准备进 入临界区的进程必须等待，来保证多进程互斥。
3.有限等待 对要求访问临界资源的进程，应该保证该进程能在有效的时间内进入临界区，防 止死等状态。
4.让权等待 当进程不能进入临界区，应该立即释放处理机，防止进程忙等待。
早期解决进程互斥问题有软件的方法和硬件的方法，如：严格轮换法，Peterson的解决方案，TSL指令，Swap指令都可以实现进程的互斥，不过它们都有一定的缺陷，这里就不一一详细说明，而后来Kijkstra提出的信号量机制则更好的解决了互斥问题。