信号量机制 - wolai 笔记

1. 整型信号量

用一个整数型变量作为信号量，数值表示某种资源数
整形信号量与普通整型变量的区别：对信号量只能执行 初始化、P、V三种操作
整型信号量存在的问题：不满足让权等待原则

wait(S) {
    while(S <= 0);
    S = S - 1;
}
signal(S) {
    S = S + 1;
}

2. 记录型信号量

S.value 表示某种资源数，S.L指向等待该资源的队列

typedef struct {
    int value;
    struct process* L;
}semaphore;

P操作中，一定是先 S.value--，进程请求一个单位资源，之后可能需要执行block原语
V操作中，一定是先 S.value++，进程是否一个单位资源，之后可能需要执行wakeup原语
注意：要能够自己推断在什么条件下需要执行block或wakeup
可以用记录型信号量实现系统资源的“申请”和“释放”
可以用记录型信号量实现进程互斥、进程同步

3. 实现进程互斥

分析问题，确定临界区
设置互斥信号量，初值为1
临界区之前对信号量执行P操作
临界区之后对信号量执行V操作

semaphore S = 1;  // 初始化同步信号量，初始值为0

P1() {
    P(S);      // 准备开始访问临界资源，加锁
    进程P1的临界区;  
    V(S);      // 访问结束，解锁
}

P2() {
    P(S);      // 准备开始访问临界资源，加锁
    进程P1的临界区;
    V(S);      // 访问结束，解锁
}

4. 实现进程同步

分析问题，找出哪里需要实现“一前一后”的同步关系
设置同步信号量，初始值为0（一般为0，可由用户设定）
在“前操作”之后执行V操作
在“后操作”之前执行P操作

semaphore S = 0;  // 初始化同步信号量，初始值为0

P1() {
    代码1;
    代码2;
    V(S);
    代码3；
}

P2() {
    P(S);
    代码4;
    代码5;
    代码6；
}

理解：信号量S代表“某种资源”，刚开始是没有这种资源的。P2需要使用这种资源，而又只能由P1产生这种资源。

5. 实现进程的前驱关系

分析问题，画出前驱图，把每一对前驱关系对看成一个同步问题
为每一对前驱关系设置同步信号量，初始值为0
在每个“前操作”之后执行V操作
在每个“后操作”之前执行P操作

6. 补充

P、V操作必须成对出现
缺少P（mutex）就不能保证临界资源的互斥访问
缺少V（mutex）会导致资源永不被释放，等待进程永不被唤醒

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