信号量机制
廖家龙 用心听,不照做

1965年,荷兰学者Dijkstra提出了一种卓有成效的实现进程互斥、同步的方法:信号量机制

整型信号量

用一个整数型的变量作为信号量,用来表示系统中某种资源的数量

与普通整数变量的区别:对信号量的操作只有三种,初始化、P操作、V操作

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

⭐️有多少资源就把信号量初始值设为多少

执行signal原语时:

  • S.value + 1 后 <= 0,说明有进程在等待资源
  • S.value + 1 后 > 0,说明已经没有进程在等待资源

注意:要能够自己推断在什么条件下需要执行block或wakeup

⭐️记录型信号量遵循了“让权等待”原则,不会出现“忙等”现象

用信号量机制实现进程互斥

一个信号量对应一种资源

信号量的值 = 这种资源的剩余数量(信号量的值如果小于0,说明此时有进程在等待这种资源)

P(S):申请一个资源S,如果资源不够就阻塞等待

V(S):释放一个资源S,如果有进程在等待该资源,则唤醒一个进程

注意:

  • 对不同的临界资源需要设置不同的互斥信号量,如打印机这个临界资源设置mutex1 = 1,另一个摄像头临界资源设置mutex2 = 1
  • P、V操作必须成对出现,缺少P(mutex)就不能保证临界资源的互斥访问。缺少V(mutex)会导致资源永不被释放,等待进程永不被唤醒

用信号量机制实现进程同步

进程同步:要让各并发进程按要求有序的推进

❗️在“前操作”之后执行V(S),在“后操作”之前执行P(V)

用信号量机制实现进程的前驱关系(进程同步)

前驱关系问题,本质上就是多级同步问题