进程同步

Posted 2021-01-11 joezzz

概念（引入原因）

　　协调进程间的相互制约关系。

临界资源与临界区

　　一次仅允许一个进程使用的资源称为临界资源（与共享资源对立，有些资源如私有资源，它只能给一个进程使用，不存在临界问题），访问临界资源的那段代码称为临界区。

进程间相互制约关系

同步

　　直接制约关系，进程A通过缓冲区向进程B提供数据；当缓冲区空时，进程B不能获得数据而阻塞，一旦进程A将数据送入缓冲区，进程B被唤醒；反之，缓冲区满时，进程A被阻塞，仅当进程B取走数据时，才唤醒进程A。

互斥

　　间接制约关系，进程A进入临界区访问临界资源，此时进程B必须等待，当进程A退出临界区，进程B才能进入临界区访问临界资源。

信号量

概念

　　用来解决进程同步的一种机制，像是一把钥匙，进程要运行，需要先拿到这把钥匙，通俗点来讲就是在允许的信号量下，进程才能够执行

允许的两个操作

down操作（P操作）：将信号量的值值减1；当信号量等于0时，再次down操作会让之后的进程进入等待（阻塞态）

void wait(semaphore S)
{
    --S.value;
    if (S.value<0)
    {
        add this process to S.L;//进程链表L，记录所有等待该资源的进程
        block(S.L);
    }
}

up操作（V操作）：将信号量的值加1；特别的，对一个有进程在其上等待的信号量执行一次up操作后，唤醒在其上等待的其中一个进程进入就绪态

void signal(semaphore S)
{
    ++S.value;
    if (S.value<=0)
    {
        remove a process P to S.L;//进程链表L，记录所有等待该资源的进程
        wakeup(P);
    }
}

信号值所代表的含义

当信号量S大于0时表示可用的临界资源数，当等于0时，表示刚好用完；

当信号量S小于0时，其绝对值表示系统中因请求该类资源而被阻塞的进程数目；

举例：有两个某类资源，四个进程A、B、C、D要用该类资源；

　　　最开始S=2，当A进入，S=1，当B进入，S=0，表明该类资源刚好用完；

　　　当C进入时S=-1，表明有一个进程被阻塞了，D进入，S=-2，表明有两个进程被阻塞了；

　　　当A用完该类资源时，进行V操作，S=-1，释放该类资源，因为S<=0，表明有进程阻塞在该类资源上，于是唤醒C，C进入就绪态，C发现有一个资源可以用，然后直接转换到运行态，使用该资源；

           当B用完该类资源时，进行V操作，S=-0，释放该类资源，因为S<=0，表明有进程阻塞在该类资源上，于是唤醒D，D进入就绪态，D发现有一个资源可以用，然后直接转换到运行态，使用该资源；

信号量初值与其作用

1.如果初值为0，用来实现同步

2.如果初值为1，用来实现互斥访问

3.如果初值为N（N一般大于1），用来限制并发数目