2.3_5 信号量机制

2.3_5 信号量机制

用户进程可以通过使用操作系统提供的一对原语来对信号量进行操作,从而很方便的实现了进程互斥、进程同步。

信号量其实就是一个变量(可以是一个整数,也可以是更复杂的记录型变量),可以用一个信号量来表示系统中某种资源的数量,比如:系统中只有一台打印机,就可以设置一个初值为1的信号量。

原语是一种特殊的程序段,其执行只能一气呵成,不可被中断。原语是由关中断/开中断指令实现的。软件解决方案的主要问题是由“进入区的各种操作无法一气呵成”,因此如果能把进入区、退出区的操作都用“原语”实现,使这些操作能“一气呵成”就能避免问题。

一对原语：wait(S) 原语和 signal(S) 原语,可以把原语理解为我们自己写的函数,函数名分别为wait和 signal,括号里的信号量S其实就是函数调用时传入的一个参数。

wait、signal原语常简称为P、V操作(来自荷兰语 proberen和verhogen)。因此,做题的时候常把wait(S)、signal(S)两个操作分别写为P(S)、V(S)

1.整形信号值

用一个整数型的变量作为信号量，用来表示系统资源中某种资源的额数量。

Eg：某计算机系统中有一台打印机…

int S=1;  //初始化整形信号量S，表示当前系统中可用的打印机资源数

void wait (int S){  //wait 原语，相当于“进入区”
    while(S<=0);  //如果资源数不够，就一直循环等待
    S=S-1;  //如果资源数够，则占用一个资源
}

void signal(int S){  //signal 原语，相当于“退出区”
    S=S+1;  //使用完资源后，在退出区释放资源
}

//进程P0
...
wait(S);  //申请资源
使用打印机资源...  //访问资源
signal(S);  //释放资源
...
    
//进程P1
...
wait(S);  //申请资源
使用打印机资源...  //访问资源
signal(S);  //释放资源
...

2.记录型信号量

整型信号量的缺陷是存在“忙等”问题，因此人们又提出了“记录型信号量”，即用记录型数据结构表示的信号量。

/*记录型信号量的定义*/
typrdef struct{
    int value;  //剩余资源数
    struct process *L;  //等待队列
} semaphore;

void wait(semaphore S){
    S.value--;
    if(S.value < 0){
        block(S.L);
    }
}

void signal(semaphore S){
    S.value++;
    if(S.value <= 0){
        wakeup(S.L);
    }
}

知识回顾与重要考点