PV 操作经典例题---三个进程之间的同步

Posted 2021-01-11 littlecurl

问题：

　　总共有 读入、执行、打印 三个进程，试用PV操作描述读入B1打印B2的同步过程。

问题解读：

　　这个问题就是说了这样一件事：一个输入B1，被操作之后，成为B2，将B2打印。怎样用PV操作来说这件事。那么新的问题来了：啥是个PV操作？

　　就拿这道题来解释PV操作吧，我想打印一个值，前提条件是这个值存在吧，如果不存在，那么打印这个动作就不应该被执行，不能说啥也没有在那瞎打印吧。那么怎样才能让它不执行呢？

　　这就需要引入信号量机制了：

• 当一个操作的信号量为负数的话，就会挂起等待，不执行。
• 当一个操作的信号量为0或者正数的时候，就可以执行。
• P操作会使信号量 -1，V操作会使信号量 +1。

解决问题：

　　按理说，我有三个操作，读入（Reader）、执行（Executer）、打印（Printer），应该对应设置三个信号量R、E、P，对应PV操作流程如下图所示：

 

解释上图的步骤：

　　首先，将输入信号量R初始化为1，保证读入进程Reader能够启动。

　　如果这时候没有从Reader进程开始执行，而是试图执行Executer或者Printer进程，由于信号量E、P初始值都是0，而且一上来就是P操作，所以会使信号量E、P成为 -1，这样进程将会挂起等待，不执行。

　　所以，能执行的进程只有读入进程Reader。

　　接着看，执行P（R），会使信号量R-1得0，执行输入B1操作，这时候B1已经被输入了，继续执行V（E）操作来唤醒Executer进程，再往下就是执行V（R）操作来再次唤醒读入进程。这就有Bug了，因为刚刚输入的B1还不一定被Executer进程处理了呢，就唤醒了下次的读入，这就有可能出现第二次的读入内容将第一次的读入内容覆盖，导致结果错误。

　　为了避免这样的Bug发生，我们需要引入第四个信号量N，即Next输入信号量，并且初始化为0。

　　现在总共就有四个信号量了，分别是输入信号量R=1，Next输入信号量N=0，B1存在信号量E=0，B2存在信号量P=0，对应PV操作流程如下图所示：

 

解释上图的步骤：

　　在三个信号量的基础之上，加入了Next输入信号量N，并初始化为0。

　　当Reader进程执行到P（N）的时候，由于N的初始信号量为0，对N进行一次P操作，N-1 = -1，Reader进程将被挂起等待，无法继续执行。等到Executer进程执行完输出B2的时候，下一步执行V（N），对N进行一次V操作，N+1 = 0，Reader进程将被唤醒。这样，在将B1执行的结果B2输出之后，才允许第二次输入，可以避免因第二次输入覆盖第一次输入而导致结果错误的Bug。

 

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　　这里我再给出老师课堂上给出的答案，我个人认为两个版本的差别不是很大，所以这个就不再一步一步解释了：

 

 

结尾：

　　在课堂上我给出了我的解法思路，结果一下课问同学们理解不理解我的思路？结果是问一个一个不懂，很是郁闷。遂作此文。其实我觉得我那个版本还存在问题，但是由于是自己想出来的，思维定式，一时半会找不出来，希望看懂的同学给指点指点，定当感激。

 

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操作系统老师课堂语录收集：

1、师父领进门，修行靠个人。

2、学生的主业就是上课，所以你们没事就都来上课啊。

3、编故事也是一种能力，描述能力。

4、非我族类，其心必异。

5、要想有秩序，必须有规则。

6、千万不要等着，掌握了70%就上，做着做着就到90%了。

7、有时候方法简单一点，你就会忽略这实际上是一种方法；有时候方法复杂一点，多想几步，这个方法就上升成为一种策略了。

8、我那时候的操作系统老师对我们讲：操作系统这门课你们现在学是学不懂的，等毕业你就懂了。

9、一等人才制定游戏规则，二等人才执行游戏规则，三等人才玩游戏。

10、要想有说服力，需要用量化。

未完待续......