信號(hào)量與PV操作的概念主要內(nèi)容一、同步與同步機(jī)制二、信號(hào)量與PV操作一、同步與同步機(jī)制典型的進(jìn)程同步問題：生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題生產(chǎn)者進(jìn)程消費(fèi)者進(jìn)程向其它進(jìn)程輸出或者發(fā)送數(shù)據(jù)的進(jìn)程從其它進(jìn)程接收數(shù)據(jù)的進(jìn)程生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)操作有一環(huán)形緩沖池，包含n個(gè)緩沖區(qū)（0~n-1）。有兩類進(jìn)程：m個(gè)生產(chǎn)者進(jìn)程和n個(gè)消費(fèi)者進(jìn)程，生產(chǎn)者進(jìn)程按照編號(hào)順序向空的緩沖區(qū)中投放產(chǎn)品，消費(fèi)者進(jìn)程按照投放順序從滿的緩沖區(qū)中取走產(chǎn)品。要求采用算法描述生產(chǎn)者進(jìn)程、消費(fèi)者進(jìn)程通過緩沖池交互的行為。生產(chǎn)者1消費(fèi)者1生產(chǎn)者2消費(fèi)者2生產(chǎn)者3消費(fèi)者3產(chǎn)品1產(chǎn)品1產(chǎn)品2產(chǎn)品2intk; //緩沖池中緩沖區(qū)個(gè)數(shù)typedefanyitemitem; //產(chǎn)品類型itembuffer[k]; //緩沖池intin=0,out=0,counter=0; //讀寫指針和滿緩沖區(qū)個(gè)數(shù)processproducer(void)

//生產(chǎn)者進(jìn)程{

while(true)

{

//無限循環(huán)

{produceaniteminnextp}; //生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品

if(counter==k)sleep(producer); //緩沖滿時(shí)，生產(chǎn)者睡眠

buffer[in]=nextp; //將一個(gè)產(chǎn)品放入緩沖區(qū)

in=(in+1)%k; //指針推進(jìn)

counter++; //緩沖內(nèi)產(chǎn)品數(shù)加1

if(counter==1)wakeup(consumer); //緩沖池非空后喚醒消費(fèi)者

}}未考慮進(jìn)程互斥的生產(chǎn)者進(jìn)程和消費(fèi)者進(jìn)程交互算法processconsumer(void) //消費(fèi)者進(jìn)程{while(true){//無限循環(huán)

if(counter==0)sleep(consumer);//緩沖區(qū)空，消費(fèi)者睡眠

nextc=buffer[out]; //取一個(gè)產(chǎn)品到nextc

out=(out+1)%k; //指針推進(jìn)

counter--; //取走一個(gè)產(chǎn)品，計(jì)數(shù)減1

if(counter==k-1)wakeup(producer);//緩沖不滿，喚醒生產(chǎn)者

{consumetheiteminnextc}; //消耗產(chǎn)品

}}進(jìn)程對(duì)緩沖池的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系生產(chǎn)者與生產(chǎn)者生產(chǎn)者與消費(fèi)者消費(fèi)者與消費(fèi)者進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行時(shí)可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤多個(gè)生產(chǎn)者將多個(gè)產(chǎn)品放入同一個(gè)緩沖區(qū)中生產(chǎn)者無法正常喚醒消費(fèi)者，導(dǎo)致緩沖區(qū)滿，所有進(jìn)程睡眠多個(gè)消費(fèi)者從同一個(gè)滿緩沖區(qū)中取產(chǎn)品結(jié)果不唯一永遠(yuǎn)等待同步機(jī)制信號(hào)量與PV操作消息傳遞管程進(jìn)程并發(fā)錯(cuò)誤的解決方法利用進(jìn)程同步機(jī)制控制進(jìn)程的相對(duì)速率二、信號(hào)量與PV操作（1）對(duì)不能進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程，采用忙式等待測(cè)試法，浪費(fèi)CPU時(shí)間。（2）將測(cè)試能否進(jìn)入臨界區(qū)的責(zé)任推給各個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的進(jìn)程會(huì)削弱系統(tǒng)的可靠性，加重用戶編程負(fù)擔(dān)。1、臨界區(qū)調(diào)度嘗試算法中存在的問題1965年荷蘭計(jì)算機(jī)科學(xué)家E.W.Dijkstra提出新的同步工具

信號(hào)量和P、V操作。他將交通管制中使用多種顏色信號(hào)燈管理交通的方法引入操作系統(tǒng)2、信號(hào)量同步機(jī)制的提出操作系統(tǒng)中信號(hào)量的物理意義在操作系統(tǒng)中，信號(hào)量是表示共享資源的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，記錄可用共享資源的數(shù)量，維護(hù)等待使用共享資源的阻塞進(jìn)程隊(duì)列。信號(hào)量實(shí)現(xiàn)為記錄型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包含兩個(gè)分量：一個(gè)是信號(hào)量的值，另一個(gè)是信號(hào)量隊(duì)列的隊(duì)列指針信號(hào)量的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)信號(hào)量的值(-3)信號(hào)量隊(duì)列指針等待進(jìn)程1等待進(jìn)程2等待進(jìn)程3Dijkstra發(fā)明了兩個(gè)信號(hào)量操作原語P操作原語V操作原語waitsignalupdownsleepwakeup其他符號(hào)其他符號(hào)信號(hào)量和P、V操作的功能解決并發(fā)進(jìn)程的競(jìng)爭(zhēng)互斥問題解決并發(fā)進(jìn)程的協(xié)作同步問題3、信號(hào)量的分類按用途公用信號(hào)量私有信號(hào)量初值常常為1（或者允許的某個(gè)最大值），用來實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的互斥。同一進(jìn)程可對(duì)其執(zhí)行P、V操作。初值常常為可用資源數(shù)，多用來實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步。擁有該信號(hào)量的一類進(jìn)程可以對(duì)其執(zhí)行P操作，而另一類進(jìn)程可以對(duì)其執(zhí)行V操作。將信號(hào)量s加1，若結(jié)果不大于0，則釋放一個(gè)等待信號(hào)量s的進(jìn)程。4、一般信號(hào)量的結(jié)構(gòu)和操作描述P和V操作原語定義將信號(hào)量s減去1，若結(jié)果小于0，則調(diào)用P(s)的進(jìn)程被置成等待信號(hào)量s的狀態(tài)。設(shè)s為一個(gè)記錄型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一個(gè)分量為整型量value另一個(gè)為信號(hào)量隊(duì)列queueP(s)V(s)typedefstructsemaphore{intvalue; //信號(hào)量值

structpcb*list;//信號(hào)量隊(duì)列指針}semaphore;信號(hào)量和P、V操作描述信號(hào)量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)voidP(semaphore&s){

s.value--;

if(s.value<0)W(s.list);//將P操作調(diào)用者進(jìn)程置為阻塞狀態(tài)并移入s信號(hào)量隊(duì)列，轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度}P操作voidV(semaphore&s){

s.value++;

if(s.value<=0)R(s.list);//從信號(hào)量s隊(duì)列中釋放一個(gè)等待信號(hào)量s的進(jìn)程并轉(zhuǎn)換成就緒態(tài)，自己則繼續(xù)執(zhí)行}V操作變量說明P(s)和V(s)中的s為兩個(gè)過程的共享變量。s的初值根據(jù)其用途設(shè)置。P、V操作含義P操作意味著請(qǐng)求一個(gè)資源V操作意味著釋放一個(gè)資源W(s.list)和R(s.list)是操作系統(tǒng)的基本系統(tǒng)調(diào)用。