计算机操作系统 第二章 进程管理 高校教师、高级项目经理 任铄 QQ：1530841586

第二章 进程管理 2.1 进程的基本概念 2.2 进程控制 2.3 进程同步 2.4 经典进程的同步问题 2.5 进程通信 2.6 线程

2.3 进程同步 一、进程的同步基本概念 二、信号量机制 三、信号量的应用

二、 信号量机制 1965年荷兰Dijkstra提出的信号量（Semaphores）是一种卓有成效的进程同步工具，在长期的应用中，得到了很大的发展，从整型信号量经过记录型信号量，进而发展为“信号量集”机制。 信号量就是OS提供的管理公有资源的有效手段。 信号量代表可用资源实体的数量。 高校教师 任铄 QQ：1530841586

未遵循“让权等待”原则，导致忙等 P(S) V(S) 1.整型信号量 定义：把整型信号量定义为一个用于表示资源数目的整型量S，除初始化外，仅能通过两个原子操作wait(S),signal(S)来访问 P操作 wait(S): While S<=0 do no-op; S:=S-1; V操作 signal(S): S:=S+1; P、V操作是原子操作，不可中断。 P(S) 未遵循“让权等待”原则，导致忙等 V(S)

高校教师 任铄 QQ：1530841586 2.记录型信号量 引入整型变量value(代表资源数目)、进程链表L (链接所有等待进程) 记录型数据结构： type semaphore=record value: integer; L: list of process; end;

Wait 操作： 申请资源，减量操作，S.value:=S.value-1 当S.value<0时，表示资源分配完，进行自我阻塞。 Signal操作： 释放资源，增量操作，S.value:=S.value+1 当S.value≤0，唤醒S.L链表中的等待进程。

含义：value>0，代表可用资源的数量 value<0，代表由于申请资源而阻 塞的进程数量 正确使用时能实现同步和互斥 含义：value>0，代表可用资源的数量 value<0，代表由于申请资源而阻 塞的进程数量 2. 记录型信号量 type semaphore=record value: integer; L: list of process; end; S: semaphore; wait(S) begin S.value:=S.value-1； if S.value<0 then block(S,L) end signal(S) S.value:=S.value+1; if S.value<=0 then wakeup(S,L)

共享的资源越多，死锁的可能越大 3.AND型信号量 Process A： wait(Dmutex); 于是Dmutex=0 Process B： wait(Emutex); 于是Emutex=0 Process A： wait(Emutex); 于是Emutex=-1 A阻塞 Process B： wait(Dmutex); 于是Dmutex=-1 B阻塞 两个进程A和B，共享数据D和E，为其分别设置互斥信号量Dmutex和Emutex，初值均为1。 Process A： wait(Dmutex); wait(Emutex); 使用D、E Signal(Dmutex) Signal(Emutex) Process B： 共享的资源越多，死锁的可能越大 高校教师 高级项目经理 任铄 QQ：1530841586

Swait(S1, S2, …, Sn) if Si >=1 and … and Sn>=1 then for i:=1 to n do Si:= Si -1 ; endfor else Place the process in the waiting queue ssociated with the first Si found with Si <1,and set the progress count of this process to the beginning of Swait operation endif 3.AND型信号量 AND同步机制的基本思想：将进程在整个运行过程中需要的所有资源，一次性全部分配给进程，待进程使用完后再一起释放。只要尚有一个资源未能分配给进程，其他所有可能为之分配的资源，也不分配给它。即对临界资源的分配采取原子操作。称为同时wait操作即Swait() Ssignal(S1, S2, …, Sn) for i:=1 to n do Si:= Si +1 ; Remove all the process waiting in the queue associated with Si into the ready queue endfor

if Si >= t1 and … and Sn>= tn then for i:=1 to n do 高校教师 任铄 QQ：1530841586 Swait(S1, t1, d1, …, Sn, tn, dn) if Si >= t1 and … and Sn>= tn then for i:=1 to n do Si:= Si - di ; endfor else Place the executing process in the waiting queue of the first Si with Si < ti and set its program counter to the beginning of the Swait Operation endif 4.信号量集 记录型信号量机制： 每次只能获得或释放一个单位的资源，低效 每次分配前必须测试资源数量，看其是否大于其下界值 对AND信号量机制加以扩充 S 为信号量；t 为下限值；d 为需求值 Ssignal(S1, d1, …, Sn, dn) for i:=1 to n do Si:= Si +di ; Remove all the process waiting in the queue associated with Si into the ready queue endfor

Swait(S, d, d)，只有一个信号量S，允许每次申请d个资源，若现有资源数少于d，不予分配。 一般信号量集的几种特殊情况： Swait(S, d, d)，只有一个信号量S，允许每次申请d个资源，若现有资源数少于d，不予分配。 Swait(S, 1, 1)，蜕化为一般的记录型信号量(S>1时)或互斥信号量(S=1时)。 Swait(S, 1, 0)，当S>=1时，允许多个进程进入某特定区，当S变为0后，阻止任何进程进入特定区，相当于可控开关。 高校教师 高级项目经理 任铄 QQ：1530841586

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