操作系统的pv操作

1.什么是PV操作
  PV操作是由P操作原语和V操作原语组成（原语是不可[中断的过程），操作对象是信号量。具体的：
  P(S)：① 将信号量S的值减1，即S=S-1；② 如果S>=0，则该进程继续执行；否则进程进入等待队列，置为等待状态。
  V(S)：① 将信号量S的值加1，即S=S+1；② 如果S>0，则该进程继续执行；否则释放等待队列中第一个等待信号量的进程。（因为将信号量加1后仍然不大于0，则表示等待队列中有阻塞的进程。）

2.PV操作的意义
  使用PV操作和信号量可以实现进程间的同步和互斥。

3.什么是信号量
  信号量（semaphore）的数据结构为一个值和一个指针，指针指向等待该信号的下一个进程。信号量的值与相应资源的使用情况有关。当信号量的值大于0时，表示当前可用资源的数量；当信号量的值小于0时，其绝对值表示当前阻塞等待使用该资源的进程个数。（信号量值只能用PV操作来改变。）
  一般的，当信号量S>=0时，S表示可用资源的数量。执行一次P操作意味着请求分配一个单位资源，因此S的值减1；当S<0时，表示已经没有可用资源，请求者必须阻塞等待别的进程释放该类资源才能继续运行。而执行一个V操作意味着释放一个单位资源，因此S的值加1；若S<=0，表示此刻有进程正在阻塞等待该资源，因此要唤醒一个等待状态的进程，使之运行下去。

4.PV操作实例—生产者消费者问题
4.1 一个生产者，一个消费者，公用一个缓冲区
（1）定义两个同步信号量
  emtpy表示缓冲区是否为空，初始值为1；full表示缓冲区是否为满，初始值为0。
（2）生产者-消费者进程伪代码

while(TRUE)
{
    生产一个产品；
    P(empty);
    将一个产品送入缓冲区；
    V(full);
}
//消费者进程
while(TRUE)
{
    P(full);
    从缓冲区取出一个产品；
    V(empty);
    消费取出的产品；
}

4.2 一个生产者，一个消费者，公用n个环形缓冲区
（1）定义两个同步信息量
  empty表示缓冲区是否为空，初始值为n；full表示缓冲区是否为满，初始值为0。
  设缓冲区的编号为1~n-1，定义两个指针in和out，分别是生产者和消费者使用的指针，指向下一个可用缓冲区。
（2）生产者-消费者进程伪代码

//生产者进程
while(TRUE)
{
    生产一个产品；
    P(empty);
    将一个产品送入缓冲区in；
    in = (in+1) mod n;
    V(full);
}
//消费者进程
while(TRUE)
{
    P(full);
    从缓冲区(out)取出一个产品；
    out = (out+1) mod n;
    V(empty);
    消费取出的产品；
}

4.3 多个生产者，多个消费者，公用n个环形缓冲区
（1）定义两个同步信息量
  empty表示缓冲区是否为空，初始值为n；
  full表示缓冲区是否为满，初始值为0；
  mutex1表示生产者进程之间的互斥信号量；
  mutex2表示消费者进程之间的互斥信号量；
  设缓冲区的编号为1~n-1，定义两个指针in和out，分别是生产者和消费者使用的指针，指向下一个可用缓冲区。

//生产者进程
while(TRUE)
{
    生产一个产品；
    P(empty);
    P(mutex1);
    将一个产品送入缓冲区in；
    in = (in+1) mod n;
    V(mutex1);
    V(full);
}
//消费者进程
while(TRUE)
{
    P(full);
    P(mutex2);
    从缓冲区(out)取出一个产品；
    out = (out+1) mod n;
    V(empty);
    V(mutex2);
    消费取出的产品；
}