一、信號量的概念
1、信號量的類型定義
信號量（semaphore）的數據結構爲一個值和一個指針，指針指向等待該信號量的下一個進程。信號量的值與相應資源的使用情況有關。當它的值大於0時，表示當前可用資源的數量；當它的值小於0時，其絕對值表示等待使用該資源的進程個數。注意，信號量的值僅能由PV操作來改變。
一般來說，信號量S>=0時，S表示可用資源的數量。執行一次P操作意味着請求分配一個單位資源，因此S的值減1；當S<0時，表示已經沒有可用資源，請求者必須等待別的進程釋放該類資源，它才能運行下去。而執行一個V操作意味着釋放一個單位資源，因此S的值加1；若S<0，表示有某些進程正在等待該資源，因此要喚醒一個等待狀態的進程，使之運行下去。
2、PV原語
PV操作是典型的同步機制之一。用一個信號量與一個消 息聯繫起來，當信 號量的值爲0時，表示期 望的消息尚未產生；當信號 量的值非0時，表示期望的消息已經存在。用P V操作實現進程同步時，調用P操作測試消息是否到達，調用V操作發送消息。
對一個信號量變量可以進行兩種原語操作：p操作和v操作，定義如下：
procedure p(var s:samephore);
{
s.value=s.value-1;
if (s.value<0)
asleep(s.queue);
}
procedure v(var s:samephore);
{
s.value=s.value+1;
if (s.value<=0)
wakeup(s.queue);
}asleep(s.queue）；執行此操作的進程的PCB進入s.queue尾部，進程變成等待狀態
wakeup(s.queue）；將s.queue頭進程喚醒插入就緒隊列
s.value初值爲1時，可以用來實現進程的互斥。
P操作和V操作是不可中斷的程序段，稱爲原語。如果將信號量看作共享變量，則PV操作爲其臨界區，多個進程不能同時執行，一般用硬件方法保證。一個信號量只能置一次初值，以後只能對之進行P操作或V操作。
由此也可以看到，信號量機制必須有公共內存，不能用於分佈式操作系統，這是它最大的弱點。
V原語的主要操作是：
（1）sem加1；
（2）若相加結果大於零，則進程繼續執行；
（3）若相加結果小於或等於零，則喚醒一阻塞在該信號量上的進程，然後再返回原進程繼續執行或轉進程調度。
3、使用PV操作實現進程互斥時應該注意的是：
（1）每個程序中用戶實現互斥的P、V操作必須成對出現，先做P操作，進臨界區，後做V操作，出臨界區。若有多個分支，要認真檢查其成對性。
（2）P、V操作應分別緊靠臨界區的頭尾部，臨界區的代碼應儘可能短，不能有死循環。
（3）互斥信號量的初值一般爲1。
利用信號量和PV操作實現進程同步：
PV操作是典型的同步機制之一。用一個信號量與一個消息聯繫起來，當信號量的值爲0時，表示期望的消息尚未產生；當信號量的值非0時，表示期望的消息已經存在。用PV操作實現進程同步時，調用P操作測試消息是否到達，調用V操作發送消息。
4、使用PV操作實現進程同步時應該注意的是：
（1）分析進程間的制約關係，確定信號量種類。在保持進程間有正確的同步關係情況下，哪個進程先執行，哪些進程後執行，彼此間通過什麼資源（信號量）進行協調，從而明確要設置哪些信號量。
（2）信號量的初值與相應資源的數量有關，也與P、V操作在程序代碼中出現的位置有關。
（3）同一信號量的P、V操作要成對出現，但它們分別在不同的進程代碼中。
二、對PV操作的一些理解偏差
五個問題：
1、以V原語的1、2步來做，Sem不就永遠大於0，那進程不就一直循環執行成爲死循環了？
2、Sem大於0那就表示有臨界資源可供使用，爲什麼不喚醒進程？
3、Sem小於0應該是說沒有臨界資源可供使用，爲什麼還要喚醒進程？
4、如果是互斥信號量的話，應該設置信號量Sem=1，但是當有5個進程都訪問的話，最後在該信號量的鏈表裏會有4個在等待，也是說S=-4，那麼第一個進程執行了V操作使S加1，釋放了資源，下一個應該能夠執行，但喚醒的這個進程在執行P操作時因S＜0，也還是執行不了，這是怎麼回事呢？
5、Sem的絕對值表示等待的進程數，同時又表示臨界資源，這到底是怎麼回事？
解析：
1、P操作對sem減1的。P、V原語必須成對使用！從而不會造成死循環。
2、Sem大於0的確表示有臨界資源可供使用，而且這個時候沒有進程被阻塞在這個資源上，也就是說沒有進程因爲得不到這類資源而阻塞，所以沒有被阻塞的進程，自然不需要喚醒。
3、V原語操作的本質在於：一個進程使用完臨界資源後，釋放臨界資源，使Sem加1，以通知其它的進程，這個時候如果Sem<0，表明有進程阻塞在該類資源上，因此要從阻塞隊列裏喚醒一個進程來“轉手”該類資源。比如，有兩個某類資源，四個進程A、B、C、D要用該類資源，最開始Sem=2，當A進入，Sem=1，當B進入Sem=0，表明該類資源剛好用完， 當C進入時Sem=-1，表明有一個進程被阻塞了，D進入，Sem=-2。當A用完該類資源時，進行V操作，Sem=-1，釋放該類資源，而這時Sem<0，表明有進程阻塞在該類資源上，於是喚醒一個。
4、當一個進程阻塞了的時候，它已經執行過了P操作，並卡在臨界區那個地方。當喚醒它時就立即進入它自己的臨界區，並不需要執行P操作了，當執行完了臨界區的程序後，就執行V操作。
5、當信號量Sem小於0時，其絕對值表示系統中因請求該類資源而被阻塞的進程數目S大於0時表示可用的臨界資源數。注意在不同情況下所表達的含義不一樣。當等於0時，表示剛好用完。