Pengecualian bersama ialah prinsip dalam pengkomputeran serentak yang memastikan bahawa dua atau lebih proses tidak mengakses sumber kongsi atau bahagian kritikal program secara serentak. Ia memastikan bahawa hanya satu proses pada satu masa boleh melaksanakan bahagian kritikal atau memanipulasi data yang dikongsi.
Sejarah Asal Usul Pengecualian Bersama dan Penyebutan Pertamanya
Konsep pengecualian bersama telah diperkenalkan pada awal 1960-an. EW Dijkstra, seorang saintis komputer perintis, mencadangkan penyelesaian berasaskan perisian untuk masalah memastikan hanya satu proses boleh mengakses sumber yang dikongsi pada satu masa. Ini membawa kepada pembangunan algoritma dan protokol untuk mengurus proses serentak, melahirkan konsep asas dalam sains komputer dan sistem pengendalian.
Maklumat Terperinci tentang Pengecualian Bersama
Pengecualian bersama bertujuan untuk mengelakkan konflik dan ketidakkonsistenan yang timbul apabila pelbagai proses cuba mengakses atau mengubah suai sumber yang dikongsi secara serentak. Ia memainkan peranan penting dalam berfungsi dengan baik bagi aplikasi berbilang benang dan sistem teragih.
Konsep dan Prinsip
- Pengecualian: Hanya satu proses pada satu masa boleh memasuki bahagian kritikal.
- Kebebasan dari Kebuntuan: Proses mestilah tidak berada dalam keadaan menunggu antara satu sama lain selama-lamanya.
- Kebebasan dari Kebuluran: Setiap proses yang meminta akses akhirnya mesti dibenarkan untuk memasuki bahagian kritikal.
Algoritma Biasa
- Algoritma Dijkstra
- Algoritma Peterson
- Algoritma Bakeri Lamport
- Semaphore
Struktur Dalaman Pengecualian Bersama
Operasi pengecualian bersama melibatkan pelbagai komponen yang bekerjasama untuk mencapai matlamat.
Algoritma dan Protokol
Algoritma dan protokol yang berbeza menguatkuasakan pengecualian bersama, selalunya menggunakan mekanisme penguncian, bendera dan semafor.
Kunci dan Kunci
Mengunci ialah konsep asas dalam pengecualian bersama, di mana proses mengunci sumber semasa menggunakannya dan membuka kuncinya apabila selesai.
Teknik Penyegerakan
Pelbagai teknik penyegerakan digunakan, seperti kunci putaran, mutex, dan semaphore, untuk menangani masalah bahagian kritikal.
Analisis Ciri Utama Pengecualian Bersama
- Pengasingan: Memastikan satu proses tidak mengganggu operasi yang lain dalam bahagian kritikal.
- Kawalan Konkurensi: Menyediakan pengurusan pelaksanaan proses serentak.
- Kekukuhan: Membolehkan toleransi kesalahan dan pemulihan.
- Kecekapan: Membolehkan penggunaan sumber yang cekap.
Jenis Pengecualian Bersama
Berikut adalah pelbagai jenis mekanisme pengecualian bersama:
| taip | Penerangan |
|---|---|
| Spinlock | Satu proses berulang kali memeriksa kunci sehingga ia tersedia. |
| Mutex | Menggunakan mekanisme penguncian, membenarkan hanya satu utas memasuki bahagian kritikal. |
| Semaphore | Bentuk mutex yang lebih umum, menggunakan isyarat dan pembilang. |
| Kunci Pembaca-Penulis | Membenarkan berbilang pembaca atau seorang penulis untuk mengakses sumber. |
Cara Menggunakan Pengecualian Bersama, Masalah dan Penyelesaiannya
Penggunaan
- Multithreading
- Kawalan Konkurensi Pangkalan Data
- Sistem Teragih
Masalah
- Kebuntuan
- Kebuluran
- Penyongsangan Keutamaan
Penyelesaian
- Tamat masa
- Peningkatan Keutamaan
- Hierarki Kunci
Ciri-ciri Utama dan Perbandingan dengan Istilah Serupa
Perbandingan mekanisme Pengecualian Bersama:
| ciri-ciri | Mutex | Semaphore | Spinlock |
|---|---|---|---|
| Kecekapan | Sederhana | tinggi | rendah |
| Kerumitan | rendah | Sederhana | tinggi |
| Kebolehgunaan | Sumber Tunggal | Pelbagai Sumber | Sibuk Menunggu |
Perspektif dan Teknologi Masa Depan Berkaitan dengan Pengecualian Bersama
Masa depan pengecualian bersama mungkin akan dibentuk oleh teknologi baru muncul seperti pengkomputeran kuantum, pengkomputeran tepi dan kemajuan dalam kecerdasan buatan. Teknologi ini akan memerlukan pembangunan algoritma dan mekanisme pengecualian bersama yang lebih canggih.
Cara Pelayan Proksi Boleh Digunakan atau Dikaitkan dengan Pengecualian Bersama
Pelayan proksi seperti OneProxy boleh memanfaatkan prinsip pengecualian bersama untuk mengurus sambungan dan permintaan serentak dengan cekap. Dengan memastikan bahawa hanya satu proses boleh mengendalikan sumber atau sambungan tertentu pada satu masa, pelayan proksi boleh menghalang konflik, meningkatkan keselamatan dan meningkatkan prestasi.
