信号量机制（操作系统重点）

Posted 2021-08-30 每天告诉自己要努力

一个信号量对应一种资源
信号量的值 = 这种资源的剩余数量（信号量的值如果小于0，说明此时有进程在等待这种资源）

实现进程互斥

P——申请一个资源，如果资源不够，那就会阻塞
V——释放一个资源，如果有进程在等待该资源，则唤醒阻塞队列队头的进程

1.分析并发进程的关键活动，划定临界区（如对临界资源打印机的访问就放在临界区）
2.设置互斥信号量mutex，初值设为1(表示进入临界区的名额数量,初始值为1，说明一开始能进入临界区的名额只有1个)

//记录型信号量结构体
typedef struct {
	int val;		//剩余的资源数量
	struct process* L;//等待队列
} semaphroe;

semaphore mutex = 1;
p1() {
	……
	P(mutex); //使用临界资源前要上锁，mutex--
	临界区代码……
	V(mutex);//使用临界资源后要解锁，mutex++
	……
}

注意：对不同的临界资源需要设置不同的互斥信号量，这个很容易理解。打印机跟摄像机没必要互斥访问。

信号量机制实现进程同步

进程异步：各并发进程的推进顺序不确定
进程同步：各并发进程按要求有序推进，比如你要读取数据之前必须先写入数据，这个操作必须有先后顺序

用信号量实现进程同步：
1.分析什么地方需要“同步”，既保证“一前一后”的两个操作顺序
2.设置同步信号量S，初始化为0；
3. 在“前操作”之后 执行 V（S）；
4. 在“后操作”之前 执行 P（S）；

信号量机制实现前驱关系

1.对每一对前驱关系设置一个同步信号量
2.在“前操作”之后进行V操作
3.在“后操作”之前进行P操作

生产者与消费者问题

能够改变相邻P、V操作的顺序呢？
不能！实现互斥的P操作一定要在实现同步的P操作之后（P操作是有阻塞操作的）
V操作不会导致阻塞，因此V可以随便换（V操作是有唤醒操作的）
生产产品其实可以放在缓冲区里面（PV操作之间），但是这样让临界区代码变长，上锁时间增长，系统效能会降低。

多生产者多消费者模型

注：如果缓冲区的大小大于1，就必须专门设置一个互斥信号量mutex来保证互斥访问缓冲区，否则可能会造成写入缓冲区的数据被覆盖。
实现互斥的P操作一定要在实现同步的P操作之后，否则可能会引起死锁。

吸烟者问题

读者-写者问题