同步機(jī)制應(yīng)遵循哪些基本準(zhǔn)則?為什么？在多道程序設(shè)計(jì)環(huán)境中，當(dāng)程序同時(shí)執(zhí)行時(shí)，由于資源共享和進(jìn)程協(xié)作，同一系統(tǒng)中進(jìn)程之間可能存在以下兩種形式的約束：（1）間接相互約束。同一系統(tǒng)中的進(jìn)程通常共享某些資源。

同步機(jī)制應(yīng)遵循哪些基本準(zhǔn)則?為什么？

在多道程序設(shè)計(jì)環(huán)境中，當(dāng)程序同時(shí)執(zhí)行時(shí)，由于資源共享和進(jìn)程協(xié)作，同一系統(tǒng)中進(jìn)程之間可能存在以下兩種形式的約束：（1）間接相互約束。同一系統(tǒng)中的進(jìn)程通常共享某些資源。（2） 兩者之間存在著直接的相互制約關(guān)系，這種制約關(guān)系主要來(lái)源于過(guò)程之間的合作。因此，在使用系統(tǒng)中的關(guān)鍵資源時(shí)，各進(jìn)程應(yīng)該相互排斥，以共享資源。為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥進(jìn)入自己的關(guān)鍵區(qū)域，我們可以采用軟件的方法，但更多的時(shí)候是在系統(tǒng)中設(shè)置一種特殊的同步機(jī)制來(lái)協(xié)調(diào)每個(gè)進(jìn)程的運(yùn)行。所有的同步機(jī)制都應(yīng)該遵循以下四個(gè)原則：（1）空閑接納：因?yàn)楫?dāng)沒(méi)有進(jìn)程在關(guān)鍵區(qū)域時(shí)，表示關(guān)鍵資源處于空閑狀態(tài)。一個(gè)請(qǐng)求進(jìn)入關(guān)鍵區(qū)域的進(jìn)程應(yīng)該被允許立即進(jìn)入它自己的關(guān)鍵區(qū)域，以便有效地利用關(guān)鍵資源。（2） 忙時(shí)等待：因?yàn)楫?dāng)現(xiàn)有進(jìn)程進(jìn)入關(guān)鍵區(qū)域時(shí)，它表示正在訪問(wèn)關(guān)鍵資源，因此其他試圖進(jìn)入關(guān)鍵區(qū)域的進(jìn)程必須等待，以確保對(duì)關(guān)鍵資源的互斥訪問(wèn)。（3） 有限等待：因?yàn)檎?qǐng)求訪問(wèn)關(guān)鍵資源的進(jìn)程應(yīng)該能夠在有限的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入自己的關(guān)鍵區(qū)域，以免陷入“死等待”狀態(tài)。（4） 給予等待的權(quán)利：因?yàn)楫?dāng)進(jìn)程不能進(jìn)入自己的關(guān)鍵區(qū)域時(shí)，它應(yīng)該立即釋放處理器，以避免進(jìn)程進(jìn)入“忙”狀態(tài)

一個(gè)信號(hào)量只能被設(shè)置為初始值一次，然后只能由P或v操作，可以看出，信號(hào)量機(jī)制必須有公共內(nèi)存，不能在分布式操作系統(tǒng)中使用，這是其最大的弱點(diǎn)。信號(hào)量機(jī)制功能強(qiáng)大，但信號(hào)量的操作比較分散，控制、讀、寫(xiě)和維護(hù)都比較困難。增加了程序員的編碼負(fù)擔(dān)；核心操作P-V分散在每個(gè)用戶程序的代碼中，不易控制和管理；一旦出錯(cuò)，后果嚴(yán)重，不易發(fā)現(xiàn)和糾正。（b） 自旋鎖：自旋鎖是一種保護(hù)共享資源的鎖機(jī)制。如果調(diào)用者請(qǐng)求的資源被占用，也就是說(shuō)，自旋鎖已經(jīng)被另一個(gè)執(zhí)行單元持有，調(diào)用者將在那里循環(huán)以查看自旋鎖是否已經(jīng)被持有和釋放。自旋鎖（Spin lock）是一種相對(duì)低級(jí)的保護(hù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和代碼片段的原始方法，它可能會(huì)導(dǎo)致以下兩個(gè)問(wèn)題：1。僵局；2。CPU資源占用過(guò)多。傳統(tǒng)的自旋鎖會(huì)因無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)（c）管理而導(dǎo)致“公平”問(wèn)題：信號(hào)量機(jī)制強(qiáng)大，但信號(hào)量操作分散，難以控制、讀寫(xiě)和維護(hù)。因此，后來(lái)提出了一個(gè)集中式的同步過(guò)程tube進(jìn)程。其基本思想是將共享變量及其操作集中在一個(gè)模塊中，操作系統(tǒng)或并發(fā)程序由這些模塊組成。這樣，模塊之間的連接清晰，易于維護(hù)和修改，易于保證正確性。（d） 交會(huì)：過(guò)程直接相互作用。（E） 分布式系統(tǒng)：由于分布式操作系統(tǒng)中沒(méi)有公共內(nèi)存，所以所有參數(shù)都是值參數(shù)，不能是指針。（f） 原語(yǔ)是一個(gè)不間斷的過(guò)程。

請(qǐng)列舉幾種進(jìn)程的同步機(jī)制，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)？

同步機(jī)制的基本規(guī)則如下：（1）當(dāng)空閑接納進(jìn)程處于關(guān)鍵區(qū)域時(shí)，相應(yīng)的關(guān)鍵資源處于空閑狀態(tài)，因此可以允許請(qǐng)求進(jìn)入關(guān)鍵區(qū)域的進(jìn)程立即進(jìn)入自己的關(guān)鍵區(qū)域，以有效利用關(guān)鍵資源資源。（2） 當(dāng)一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入它自己的關(guān)鍵區(qū)域時(shí)，意味著相應(yīng)的關(guān)鍵資源正在被訪問(wèn)。因此，所有其他試圖進(jìn)入關(guān)鍵區(qū)域的進(jìn)程都必須等待，以確保這些進(jìn)程訪問(wèn)關(guān)鍵資源是互斥的。（3） 有限等待一個(gè)請(qǐng)求訪問(wèn)關(guān)鍵資源的進(jìn)程，應(yīng)該確保該進(jìn)程能夠在有限的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入自己的關(guān)鍵區(qū)域，以免陷入“死等待”狀態(tài)。（4） 當(dāng)進(jìn)程不能進(jìn)入自己的關(guān)鍵區(qū)域時(shí)，應(yīng)立即釋放處理器，避免進(jìn)程陷入“忙等待”狀態(tài)。