信号量机制

信号量

指有某个特定含义的变量或用于记录某些东西的有特殊结构的变量

例如设置一个: int PrinterNum用于表示打印机的数量

这种就是用于表示 系统中某种资源的数量的信号量

原语

已经提到过很多次了, 就是指 执行一气呵成, 不可被中断的一种特殊程序段

由 关/开中断指令 实现

信号量机制

指用户进程可以使用操作系统提供的一对原语来对信号量进行操作
从而很方便地实现了进程互斥于进程同步

其中wait与signal这两个操作又称为P与V, 即 PV操作

来自荷兰语

proberen

verhogen

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在于整型信号量只有三种操作:

初始化, P操作, V操作

例如某计算机只有一台打印机:

由上可见, 其与双标志先检查类似

先检查资源数量是否足够, 如果足够就退出循环并对资源数量减一

不过wait()是用原语实现的, 其中的while循环执行时无法中断
也就是说避免了像 双标志先检查法 由于进程并发异步导致的问题

由于其也是使用while循环作为spin lock, 也违背了让权等待的原则

问题:

既然wait使用原语实现, 是否其会一直无法进行进程切换导致进程持续占用处理机?

按照教材来说是不会导致一个进程一直占用处理机, 具体实现我也不清楚

可能是针对时钟中断单独做了处理, 如果时间片到了引起的中断就 开中断然后进行中断

记录型信号量

即使用某种数据结构作为信号量

例如:

value保存着数量
L保存着需要该资源的进程的队列

当某个进程需要使用资源时, 调用wait原语检查是否还有该资源
将该资源的记录型信号量中value减1
并判断value是否<0, 如果是, 则说明资源用完了
资源用完了应当将该进程指针放入等待该进程的队列中, 进程也转为阻塞态
资源没有用完则继续执行

当进程使用完某个资源时
应当调用signal原语
检查该资源的记录型信号量, 由于要释放一个该资源, 则value+1
还要检查value的值, 如果value+1后仍然<=0, 说明还有进程在等待该资源
则唤醒等待队列中的一个进程

总结

下节将介绍使用记录型信号量实现进程互斥与进程同步