核心问题，进程和线程的管理。
5.1并发的原理：
支持并发进程的基本要求是加强互斥的能力。一个进程被授予互斥能力时，在其活动期间，具有排斥所以其他进程的能力。
支持互斥的硬件机制，操作系统或编译器支持的互斥解决方案，最后，信号量，管程和消息传递。
术语介绍：
原子操作：指令操作期间不会被别的进程打断。
临界区域：一段访问公共区域的代码，一个进程在执行这段代码，别的进程就不能执行。
这里指的是代码。
死锁：两个或两个以上的进程等待其他进程做完某事而不能继续执行。
活锁：
互斥：多个进程共同访问同一个临界区域，只能一个进程访问。
竞争条件：多个进程访问同一共享数据，结果依赖于执行的相对时间。
饥饿：进程长时间无法获得调度器的调度。
进程间的资源竞争 互斥：会导致死锁，饿死。
进程间通过共享合作 通过一个参数，一个文件做共享对象，以实现互斥，做到临界区数据的保护
互斥的要求：
1、一次只能一个进程进入临界区
2、非临界区进程不能干涉其他进程。退出临界区必须释放资源和上述的共享对象
3、不能出现饿死或死锁。(关闭中断，内核做schedule，优先级反转)
4、没有进程在临界区时，别的进程需要立刻能进入。
5、支持多处理器（多处理都能访问共享对象做互斥）
6、进程在临界区处理的时间需要短。
5.2硬件的互斥
中断禁止，专用机器指令
5.3信号量
两个或多个进程可以通过简单的信号进行合作。以做到两个进程各自的某段代码顺序执行。一个执行semSignal，一个执行semWait。
1、信号量初始化为0或1
2、进程执行semWait时，会将信号量减1，如果信号量小于0，则该进程阻塞。如果大于等于0，进程排入就绪队列。
3、当进程执行semSignal时，会将信号量加1。如果小于或等于0，则从阻塞队列里取出一个进程。
信号量负值的大小，代表有多少进程在阻塞队列中。
5.3.1互斥
通过信号量做到互斥，避免多个进程同时进入到某一个临界区域。
semWait
临界区域
semSignal
5.3.2生产者/消费者问题
5.3.3信号量的实现
信号量的操作必须是原子操作，可以通过软件的算法Dekker/Peterson。或者硬件来实现compare&swap指令。
单处理器系统，可以禁止中断，避免信号量的操作被中断打断。
5.4管程
5.5 消息传递
消息传递的原语是，send(dest, message),receive(source, message)
发送分阻塞和非阻塞，接收也分阻塞和非阻塞。常见的是非阻塞发送，阻塞接收。需要实现消息应答机制。
非阻塞发送还要考虑，错误会导致重复的消息发送。
5.5.5互斥
利用消息传递和信箱的方式，可以做到进程间互斥。进程阻塞接受box中的消息，得到消息后，执行临界区代码。
完成后，将邮件还给邮箱。
p(int i)
message msg;
while(true){
receive(box, msg)
临界区
send(box, msg)
}
parbegin(p(1), p(2), p(3), p(4), p(5), p(6), p(7))
有1条消息，只会发送给一个进程，其他进程被阻塞。
5.6 读写者问题
有一块共享的数据区域，需要满足如下条件：
1、任意进程都可以读取，相互之间不需要互斥
2、只能允许一个进程写入，写入时，其他进程不能读取内容。
读写者问题和一般互斥问题，生产者和消费的区别：
一般互斥问题，读取者效率低，读取和写入者都需要做互斥。
生产者和消费者都需要对队列做读写，无法像读取者那样，不修改共享区域内容
读优先的方式，会导致将数据的权限一直保持给读取者，结果会引发写入者饿死的情况。
Page165
void read(){
semWait(x)
readcount++
if(readcount == 1)
semWait(wsem)
semSignal(x)
READ_UINT()
semWait(x)
readcount--
if(radcount == 1)
semWait(wsem)
semSignal(x)
}
void write(){
semWait(wsem)
WRITE_UINT()
semSignal(wsem)
}
另外一种解决办法，当写进程尝试写入时，就不会让新的读进程进入。
- 增加一个rsem，用于锁住读进程，writecount，和对应保护writecount的信号量y。
- 对于读进程，用一个sem z来避免太多读进程在rsem上排队。（不然rsem就挡不住这些读进程了）
sem z是保证读进程排队串行去检查rsem。
void reader(){
semWait(z)
semWait(rsem)
semWait(x)
read_counter++
if(counter==1)
semWait(wsem)
semSignal(x)
semSignal(rsem)
semSignal(z)
READ_UINT()
semWait(x)
read_counter--
if(counter==0)
semSignal(wsem)
semSignal(x)
}
void writer(){
semWait(y)
write_counter++
if(write_count==1)
semWait(rsem)
semSignal(y)
semWait(wsem)
WRITE_UINT()
semSignal(wsem)
semWait(y)
write_counter--
if(write_count==0)
semSignal(rsem)
semSignal(y)
}
更好的方式，是采用消息传递的方式来达到写入者优先。由控制者决定写入和控制的权限。
5.7 小结
进程互斥和同步可以通过信号量，信箱的方式去实现。