進程通信

互斥：一個進程佔用資源，其他進程不能使用這個資源，則資源的使用是互斥的。
死鎖：多個進程各佔用部分資源，形成循環等待
飢餓：其他進程可能輪流佔用資源，一個進程一直得不到資源
臨界區：進程中訪問臨界資源的一段需要互斥執行的代碼，任何時刻只允許一個進程在該區域執行。

信號量

• 是OS提供的一種協調共享資源訪問的方法；
• OS是管理者，地位高於進程，當OS執行它的代碼時，優先級高於進程中的用戶代碼，所以可以保證不受應用進程的干擾，進而可以保證該操作的原子性；
• 用信號量表示系統資源的數量。
• 由一個整型（sem）變量和兩個原子操作組成
  • p（）操作申請資源時使用，當申請資源時將計數減1；如果申請資源時sem<0，則進入等待，否則繼續
  • V（）操作釋放資源，將計數加1，如果sem小於等於0，則喚醒一個等待進程
  • p操作可能阻塞，v按照不會阻塞

生產者消費者問題：

• 任何時刻只能有一個線程操作緩衝區
• 緩衝區空時，消費者必須等待生產者
• 緩衝區滿時，生產者必須等待消費者
• 生產者檢查是否有空緩衝區
• 消費者檢查是否緩衝區有數據
  

管程

• 管程是一種用於多線程互斥訪問共享資源的程序結構
  • 正在管程中的線程可臨時放棄管程的互斥訪問，等待事件出現時恢復

哲學家就餐問題
讀者寫者問題

死鎖

出現死鎖的必要條件：

• 資源互斥：任何時刻只能有一個進程使用一個資源實例
• 持有並等待：進程保持至少一個資源，並正在等待獲取其他進程持有的資源
• 非搶佔：資源只能在進程使用後自動釋放
• 循環等待：存在等待進程集合（p0、p1、。。。、pn）
  • p0等待p1佔用的資源、p1等待p2佔用的資源、。。。Pn等待p0佔用的資源

破壞上述任何一個條件可以進行死鎖預防。

• 互斥：把互斥的共享資源封裝成可同時訪問
• 持有並等待：進程請求資源時，要求它不持有任何其他資源；僅允許進程在開始執行時，一次請求所有需要的資源，導致資源利用率低。
• 非搶佔：如果進程請求不能立即分配的資源，則釋放已佔有資源；只有在能夠同時獲得所需資源時，才執行分配操作。
• 循環等待：對資源排序，要求進程按順序請求資源

死鎖避免：利用額外的先驗信息，在分配資源時判斷是否會出現死鎖，只在不會死鎖時分配資源。

• 要求進程聲明需要資源的最大數目
• 限定提供與分配的資源數量，確保滿足進程的最大需求
• 動態檢查資源分配狀態，確保不會出現循環等待

銀行家算法
死鎖檢測、死鎖恢復

進程通信

信號、管道、消息隊列、共享內存

共享內存