2.3.4 信號量機制

? 在前兩節(jié)中我們分別學(xué)習(xí)了用軟件方式以及硬件方式實現(xiàn)互斥訪問，但是他們或多或少的存在一些問題，1965年荷蘭的一名學(xué)者迪杰斯特拉（是的，就是那個男人）提出了信號量機制，有效的解決了進程互斥與進程同步問題。

目錄

2.3.4 信號量機制

2.3.4.1 信號量機制概述

2.3.4.2 整型信號量

2.3.4.3 記錄型信號量

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2.3.4.1 信號量機制概述

? 操作系統(tǒng)可以用一對操作原語來對信號量進行操作從而實現(xiàn)進程同步和進程互斥。

? 信號量：一種變量，可以用它來表示系統(tǒng)中某資源的數(shù)量

? 一對原語：wait(S) 原語和 signal(S) 原語，原語具有一氣呵成不可中斷的特性，它是由關(guān)中斷來實現(xiàn)的，我們可以將原語看作不可中斷的函數(shù)，函數(shù)所使用的參數(shù)是S（信號量），我們還經(jīng)常用P，V來分別表示wait原語以及signal原語。

2.3.4.2 整型信號量

? 之前提到，信號量可以表示某資源的數(shù)量，整形信號量就表示這個資源的數(shù)量可以用整型數(shù)來表示。整形信號量與普通的整型變量是不一樣的，整型信號量只能進行初始化、P、V操作。

??在整形信號量中，wait與signal的邏輯如下：假如有一臺計算機可供使用

int S = 1; //表示系統(tǒng)中只有一個資源可以使用void wait(int S){ //wait原語就相當(dāng)于“進入?yún)^(qū)”，完成檢查以及上鎖的工作while(S <= 0); //檢查資源是否夠用，如果資源不夠就等待釋放資源S--; //資源夠用，占用一個資源并上鎖 }void signal(int S){ //相當(dāng)于退出區(qū)S++; //將資源釋放，解鎖 }P1: wait(S); //進入?yún)^(qū)，申請資源 使用計算機; //臨界區(qū)，訪問資源 signal(S); //退出區(qū)，釋放資源P2: wait(S); //進入?yún)^(qū)，申請資源 使用計算機; //臨界區(qū)，訪問資源 signal(S); //退出區(qū)，釋放資源 .........

? 在上述代碼中，如果資源不夠，那么會一直等待資源的分配，不滿足讓權(quán)等待，會造成忙等。

2.3.4.3 記錄型信號量

??整型信號量的缺陷是存在“忙等”問題，因此人們又提出了“記錄型信號量”，即用記錄型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示的信號量。

typedef struct{int value; //表示資源struct progess *L; //等待隊列 }semaphore; //定義了一個結(jié)構(gòu)體，并用semaphore來代替結(jié)構(gòu)體命名變量void wait(semaphore S){S.value--; //申請資源if(S.value<0){ //如果剩余資源數(shù)不夠，使用block原語使進程從運行態(tài)進入阻塞態(tài)block(S.L);} }void signal(semaphore S){S.value++; //釋放資源if(S.value<=0){ //釋放資源后，還有別的進程在等待這種資源，則使用wakeup 原語喚醒它wakeup(S.L);} } ?S.value 的初值表示系統(tǒng)中某種資源的數(shù)目。對信號量 S 的一次 P 操作意味著進程請求一個單位的該類資源，因此需要執(zhí)行 S.value--，表示資源數(shù)減1，當(dāng)S.value < 0 時表示該類資源已分配完畢，因此進程應(yīng)調(diào)用 block 原語進行自我阻塞（當(dāng)前運行的進程從運行態(tài)->阻塞態(tài)），主動放棄處理機，并插入該類資源的等待隊列 S.L 中。可見，該機制遵循了“讓權(quán)等待”原則，不會出現(xiàn)“忙等”現(xiàn)象。 對S 的一次 V 操作意味著進程釋放一個單位的該類資源，因此需要執(zhí)行 S.value++，表示資源數(shù)加1，若加1后仍是 S.value <= 0，表示依然有進程在等待該類資源，因此應(yīng)調(diào)用 wakeup 原語喚醒等待隊列中的第一個進程（被喚醒進程從阻塞態(tài)->就緒態(tài)）。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的操作系统（二十一）信号量机制的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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