操做系統基礎-信號量機制的理解

文章目錄

• 初步瞭解信號量
• 臨界資源
• 臨界區
• 進程互斥
• 進程同步

初步瞭解信號量

信號量機制的提出，是爲了解決進程間關係通訊的問題，由於進程間不可能用嘴來講「我在使用這個資源啊，你先等我用完再用」，或者說「我用完了，接下來輪到你了！」這是咱們人之間通訊的方式，那麼現實中如何讓某個進程知道，本身暫時不能用哪一個資源或能夠用哪一個資源呢？

好比在火車上上廁所，假設有個空廁所，門上顯示器寫着"無人"，當我進去把門鎖上後，門上顯示變爲"有人"，這樣後來者看到門上顯示"有人"就會在外等待而不會冒然闖進來。

這就是用到信號量的機制，其中門上的顯示器就扮演了"信號量"的角色，在計算機中，咱們稱這是進程互斥。固然，進程間關係還不止互斥。

首先有幾個概念咱們要先了解

臨界資源

一段時間內只容許一個進程訪問的資源稱爲臨界資源或獨佔資源。
好比打印機，上文咱們提到的廁所，只能你一我的用，不能多人同時用。

臨界區

進程中訪問臨界資源的那段代碼稱爲臨界區。
這個容易理解，我有一段代碼，其中調用打印機的那段代碼塊，就是臨界區。

進程互斥

爲使多個進程互斥地訪問某臨界資源，須爲該資源設置互斥信號S,並設其初始值爲1,而後將各進程訪問資源的臨界區置於p操做和v操做之間便可。

P操做是申請使用資源的操做，假設我要使用打印機了，就進行P(S)，這樣以後，S的值就會減1變成0，S的值爲0表示打印機也就是資源不可用。

若是另外一我的要使用也是先進行P(S),因爲S爲0資源還不能用，這樣S的值會變成-1，表示他暫時沒能使用而在排隊，信號量S爲負數時其絕對值表示阻塞隊列中等待該資源的進程數。

若是沒人在排隊，當我用完打印機後就執行V操做，V操做表示釋放資源，V(S)就讓信號量S由0加1變成了1，這樣後來者就能夠用打印機了。
如有1人在排隊，那S就變0，這個後來者直接使用打印機，使用完後再V操做，S會變1。

進程同步

兩進程協做完成一件事，咱們叫同步。
設有a,b兩進程共用一個變量x，a負責算數獲得x的結果，而後把結果傳給b，b負責把結果x打印出來。這裏咱們須要兩個信號量S1,S2，初值爲1，0。(S1給a用，S2給b用)
要完成此次任務
執行P(S1)→獲得結果→V(S2)→P(S2)→打印結果→V(S1)

P(S1)表示a進程要工做了，把它對應的信號量S1置0，表示a進程不可用正在工做中。 獲得結果後，V（S2）把S2置1，表示b能夠開始工做。 P(S2)表示b進程要工做了，把它對應的信號量S2置0。 打印出結果後，V(S1)講S1置1，表示任務完成，a進程能夠開始下一輪的工做了。