軟考（五）PV操作

在計算機操作系統中，PV操作是進程管理中的難點，在軟考中，ＰＶ操作同樣是一個難點，下面就讓我們來啃啃這塊硬骨頭吧！
（一）PV操作的含義：PV操作由P操作原語和V操作原語組成（原語是不可中斷的過程），對信號量進行操作，具體定義如下：
    P（S）：①將信號量S的值減1，即S=S-1；
           ②如果S>=0，則該進程繼續執行；否則該進程置爲等待狀態，排入等待隊列。
    V（S）：①將信號量S的值加1，即S=S+1；

           ②如果S>0，則該進程繼續執行；否則釋放隊列中第一個等待信號量的進程。

（二）PV操作的意義：我們用信號量及PV操作來實現進程的同步和互斥。PV操作屬於進程的低級通信。

什麼是信號量？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。

    利用信號量和PV操作實現進程互斥的一般模型是：
進程P1              進程P2           ……          進程Pn
……                  ……                           ……
P（S）；              P（S）；                         P（S）；
臨界區；             臨界區；                        臨界區；
V（S）；              V（S）；                        V（S）；
……                  ……            ……           ……

    其中信號量S用於互斥，初值爲1。

    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。
    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。

後記：軟考系列知識總結博客就寫到這裏，接下來會發表一篇軟考回顧博客：主要是根據我自己複習軟考的實際經歷，講講怎樣複習軟考，怎樣時間管理，以及軟考中需要注意的事項。