计算机操作系统读书笔记___信号量机制

前言进程同步，衍生阅读互斥和同步区别，互斥锁读写锁自旋锁条件变量

目录

一、信号量机制

1.1 背景

1.2 整型信号量

1.3 记录型信号量 

1.4 AND型信号量

1.5 信号量集

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一、信号量机制

1.1 背景

1965年，荷兰学者Dijkstra、计算机先驱之一提出的信号量机制(semaphores)机制是一种卓有成效的进程同步工具。在长期且广泛的应用中，信号量机制又得到了很大的发展，它从整型信号量经记录型信号量，进而发展为“信号量集”机制。

图1 20世纪伟大先驱的生平成就

1.2 整型信号量

一个用于表示资源数目的整型量S，它与一般整型量不同，除初始化外，仅能通过两个标准的原子操作（atomic operation）wait(S)和signal(S)来访问，这就是著名的P/V操作： 

1.3 记录型信号量 

在采取“让权等待”的策略后，又会出现多个进程等待访问同一临界资源的情况。需求决定结构设计，为此，在信号量机制中，除了需要一个用于代表资源数目的整型变量value外，还应增加一个进程链表指针，用于链接上述的所有的等待进程。

记录型信号量是由于它采用了记录型的数据结构而得名。

相应地，wait(S)和signal(S)操作可描述如下：

 说明：该机制遵循了“让权等待”的原则。当S->value < 0时，其绝对值表示在该信号量链表中已阻塞进程的数目。V操作若加1后仍有S->value <= 0，则表示在该信号量链表中仍有等待该资源的进程被阻塞，故还应该调用wakeup原语，将链表中第一个等待进程唤醒。

1.4 AND型信号量

应用场合：一个进程往往需要获得两个或更多的共享资源才能执行其任务。当进程要求的共享资源愈多时，发生进程死锁的可能性也就愈大。

将进程在整个运行过程中需要的所有资源，一次性全部地分配给进程，待进程使用完后再一起释放。操作方式具有原子性atom的含义，对若干个临界资源的分配，要么把它所请求的资源全部分配到进程，要么一个也不分配。

1.5 信号量集

如果每次只能对某类临界资源进行一个单位的申请或释放，当一次需要N个单位，便需要进行N次wait(S)操作，不仅低效甚至会增加死锁的概率。同时，为了确保系统的安全性，当所申请的资源数量低于某一下限时，还必须进行管制，不予以分配。 

由此形成一般化的“信号量集”机制：