极简学习信号量

参考

《王道-操纵系统》

概述

信号量机制用于解决同步和互斥的问题，它通过两个原语 wait 和 signal 实现，也可以表示为 p，v。其中 wait 是申请资源，signal 是释放资源。

整型信号量

整型信号量是将信号量定义为整型 S

wait(S)
{
// 如果资源数小于 0 则陷入忙等
	while(S<=0);
	S=S-1;
}

signal(S)
{
	S=S+1;
}

可以看到，整型信号量并未遵循让权等待，而是会出现忙等的情况

记录型信号量

所谓记录型，就是信号量采用结构体的方式进行定义，相比于整型信号量，其优势在于不会陷入忙等状态，因为在信号量中，设置了等待队列

typedef struct
{
	int value;
	struct process *L;
}semaphor;

void wait(semaphor S)
{
	S.value--;
	if(S.value<0)
	{
		add this process to S.L;
		// block 原语，用于进行自我阻塞
		block(S.L);
	}
}

void signal(semaphor S)
{
	S.value++;
	// 如果资源被释放了，而就绪队列中还有其他等待进程
	// 则唤醒其他等待进程
	if(S.value<=0)
	{
		remove a process P from S.L;
		wakeup(P);
	}
}

利用信号量实现同步

P2程序的 y 语句需要 P1程序的 x 语句执行完后，才能启用，这里使用 S 来确定程序执行顺序的问题

semaphor S=0;
P1()
{
	x;
	v(S);
}

P2()
{
	P(S);
	y;
}

信号量实现互斥

使用互斥量完成对临界区的互斥访问

semaphor S=1;
P1()
{
	P(S);
	进入临界区;
	V(S);
}

P2()
{
	P(S);
	进入临界区;
	V(S);
}