分布式process总结之二：Mutual Exclusion

没有单机情况下OS这个共同媒介。有的只是process之间互发消息。

三个目标

1）safety (essential) : 没有2个process同时进入CS （no bad thing happen)

2）liveness (essential) 最终每个进入CS的请求都会被满足 (wanted thing happen)

3）ordering (desirable)  FIFO

central based solution

选举出一个master来做管理Token,  维护一个想要进入Critical Section的Process的队列。当一个process Pi 请求进入Critical Section的时候，如果Token在Master手上就把token给Pi，否者把Pi放进入等待队列，Pi则一直处在等待Reply Token的状态。当一个Process Pj 离开 CS的时候，会把Token交还给Master，Master再把Token交给队列里的Process。

缺点：Master 负载高，单点失败问题。基于共享文件系统的文件锁，也属于这一方式，master就是共享文件系统的OS。

Ring-based Solution

类似链路层的实现之一令牌环， Token在环上不停的传递，需要访问CS的时候，等待Token传到自己，然后访问CS，之后再把Token往下传，不需要访问CS的process则直接往下传。

Ricart-Agrawala Algorithm

每个Process三个状态 Released，Wanted，Held

访问CS的时候，状态变为Wanted，multicast 请求Request（Ti，i)t给所有其他Process，当收到所有其他Process的Reply（允许）时才进入，状态变为Held。收到请求的Process，如果自己状态是Held 或者Wanted 且自己的（Tj，j) < (Ti, i)，把请求放到通知队列，否则直接Reply。自己访问过CS后给等待队列里的Process发 reply

T 是 Lamport time

Maekawa Algorithm

Ricart-Agrawala 需要征得所有其他process的允许才能进入CS，Maekawa则是只需要征得K（K > N/ 2)的process的允许就可以，只要确保一个process只投一票（只Reply一个Process的 request），就可以保证只有一个Process能过半数，也就是只有一个process能进入CS

可以看出，分布式系统算法用到的常见Topology

1）星形（中心）

2）环状

3）网状（all-to-all）