信号量及PV操作

信号量
无论是大部分的教材上的信号量，还是博客中的信号量，基本上解说都是类似下面这种，给出几个不同的信号量种类然后加一点说明，完全不能理解信号量的PV操作。
5.2 信号量机制
https://www.jianshu.com/p/93128a6cb0f0

在搜索过程中我找到了这个
操作系统原理（Operating Systems）
https://www.coursera.org/learn/os-pku

这个网站em。。基本打不开，所以使用华文慕课。这个是北大自己办的网站，上面有这个课程，登录后可以下载课件。
http://www.chinesemooc.org/mooc/4747
如果不想那么麻烦就直接看B站的
https://www.bilibili.com/video/av9555596/?p=30

看完这个我理解了信号量的PV操作。
以下内容基本为视频的文字版，这里我在听的过程中大致打了出来，方便后续复习。

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什么是信号量？ 信号量是一个特殊的变量。
信号量的作用： 用于进程间传递信息的一个整数值。
信号量的定义：

struct semaphore
{
  int count;
  queueType  queue;
}

这是一个结构体，由一个值和一个队列组成。值是传递的信息（一个整数），而队列是允许进程挂在队列上的。
信号量的声明： semaphore s
对信号量可以实施的操作：初始化、P和V（P、V分别是荷兰语的test(proberen)和increment(verhogen)）。

信号量类似于现实中的信号灯。红灯停绿灯行。

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P操作主要做2件事情：
1.给信号量值减1
2.判断值是否小于0，如果值小于0，那么调用P操作的进程的状态就变成阻塞状态，并且把进程送到相应的等待队列的末尾，cpu重新调度。
如果值不小于0，那么实施P操作的进程继续执行。
V操作：
1.给信号量值加1
2.判断值是否小于等于0，如果小于等于0，那么就唤醒信号量队列上等待的一个进程，将其状态改变为就绪状态，并插入就绪队列。
P即down，semWait。
V即up，semSignal。

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现在不强调一般二元信号量，直接叫信号量。

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用PV操作，解决进程间互斥问题。

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用PV操作，解决进程间互斥问题有以下4点：
1.划定临界区
2.对多个进程的临界区，设定一个信号量mutex。mutex这个信号量，初值为1。简单说明一下mutex，mutex是常用于解决互斥问题的时候所定义的一个信号量变量。是互斥（mutual exclusion）的缩写。现在已经形成一种约定俗成的互斥的命名。
3.在临界区前实施P（mutex）
4.在临界区之后实施V（mutex）

3个进程P1,P2,P3。

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临界区

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这个例子是3个进程P1,P2,P3，设置临界区后再设置一个信号量mutex，初值为1。然后，在临界区的前后，加上PV操作。

假设P1先上cpu，那么做P(mutex)操作的时候，mutex值-1，mutex = 0，不满足小于0的条件，所以P1进程进入临界区，假如P1进程在进入临界区期间被中断了，正好P2上CPU，P2也想进入临界区，所以做P(mutex)操作，此时mutex值为-1，满足小于0的条件，P2进程就等在mutex队列上，让出CPU之后，假设P3进程上CPU,P3也要进临界区，mutex又减1，mutex值为-2，
满足小于0的条件，P3进程也等在mutex队列上，此时假设P1又上CPU了，在临界区完成了工作，出临界区时，执行了V(mutex)操作，mutex加1，mutex值为-1,值小于0，那么就会在队列找到等待的进程P2，送到就绪区，P1接着做自己的事情，然后过一会儿如果P2上cpu了，那么进程P2的下一步就是进入临界区。因为P操作执行完了，接着就是进入临界区的操作。当P2出临界区的时候，执行V(mutex)操作，mutex值为0，依旧满足小于等于0的条件，所以V操作就会把队列里面的P3唤醒，让它进入就绪区。

这里还有一个问题，临界区与临界资源。
临界区在讲计算机操作系统的书解释是这样的：人们把在每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区(critical section)。
这句话有点不通顺的，代码怎么能是一个区域呢，个人理解是这样的：
当代码访问临界资源时，代码所执行的区域是临界区。
也就是说，如果代码在执行的时候，没有访问临界资源的话，那个区域就不是临界区。
临界资源：一种公共资源或者说是共享数据，可以被多个线程使用。