【lesson48】进程通信之system V(信号量)

信号量理解

为了进程通信—>我们需要让不同的进程看到同一份资源---->我们之前讲的所有通信方式，本质都是优先解决一个问题：让不同的进程看到同一份资源。

让不同的进程看到了同一份资源，但是也带来了一些问题，比如共享内存会带来一些时序问题，造成数据不一致问题。

我们把对个进程（也称执行流）看到的公共的一份资源叫做临界资源

我们把自己进程访问临界资源的代码称为临界区。

所以多个执行流互相运行的时候，会互相干扰，主要是我们不加保护的访问了同样的资源（临界资源），在非临界区多个执行流互相是不影响的！

为了更好的进行临界区的保护，可以让多执行流在任何时刻，都只能有一个进程进入临界区-----这种行为也叫互斥！

例子：假设明天你喜欢的外国球星将来到当地的某个球馆比赛，但并不是你想去就能进去的，我们需要买票，因为球馆座位有限,所以看表演一定要有座位（球馆的一个资源），这个座位真正属于你吗？你坐在这个座位上，这个座位就属于你吗？当然不是！！！

我们要先买票，只要买了票，我们就拥有了这个座位。

买票的本质：对座位的预订机制。

每一个进程想进入临界资源，访问临界资源中的一部分，不能让进程直接取使用临界资源（不能让粉丝直接进入球馆占座位）。
进程得先申请信号量（粉丝得先买票）。

信号量本质是一个计数器，类似int count = n;（不准确）
1.申请信号量的本质：让信号量计数器 count --;
2.申请信号量成功，临界资源内部一定给你预留了你想要的资源。申请信号量的本质其实是对临界资源一种预订机制

访问临界资源步骤：
申请信号量 count–
访问临界资源–>进程执行自己的临界区代码
释放信号量 count++

信号量是一个计数器，那么用一个整数能标识信号量吗？
不能，多个进程无法同时看到一个进程的整数。
那么假设让多个进程看到同一个全局变量，大家都进行申请信号量n–。也是不行的！！因为存在写时拷贝的问题。

那么我们就是能让多个进程看到一个整数呢？也还是不行

我们知道只有CPU有计算能力。
所以计算一定中在CPU中进行，而数据在内存的n变量中，CPU执行 --指令的时候
1.将内存中的数据加载到CPU内的寄存器中（读指令）
2.n–（分析且执行指令）
3.将CPU修改完毕的n写回内存
执行流在以上任何一个步骤上，都可能被CPU切换

寄存器只有一套，被所有的执行流共享，但是寄存器里的数据，属于每一个执行流自己的，属于该执行流的上下文数据。

出问题演示

我们假设server要对n进行–操作


但是我们刚要把数据写回内存这是server就被切换了，client就被调度，而client也要执行n–

假设client并没有被切换，一直执行到最后。

client执行完，server有被调度，但是server的上下文恢复后发现server已经执行到第三步了，那么接下来句执行第4步，将数据写回内存！

但是这是我们发现计算不对n应该是3，但是上面确是4，这就是多个执行流访问n的问题。

信号量虽然是计数器，但是++或者–等其它计算过程必须是原子的

最后强调的是，信号量是对临界区的预订机制。

由于各进程要求共享资源，而且有些资源需要互斥使用，因此各进程间竞争使用这些资源，进程的这种关系为进程的互斥

系统中某些资源一次只允许一个进程使用，称这样的资源为临界资源或互斥资源。

在进程中涉及到互斥资源的程序段叫临界区特性方面