操作系統-進程同步與信號量

1. 進程合作

多個進程共同完成一個任務

每個進程有自己執行的一套方案，但不是每個程式都是可以隨便執行的，有時候需要等待，有的進程會給它發一些信號，根據這些信號來決定是否繼續執行

2. 生產者-消費者實例

那個地方需要停？那個地方需要走？

3. 只發信號還不能解決全部問題

問題的關鍵在於消費者僅僅是在緩衝區滿的時候知道有生產者在等待

也就是sleep了兩個進程，而wakeup的時候只能喚醒一個進程，p2永遠不會喚醒

4. 從信號到信號量

信號量開始工作了

根據信號量的值就知道要乾什麼

sem = -1 說明有一個進程在等待

c執行一個，喚醒一個進程，sem+1

簡單來說：當緩衝區滿的時候，來了一個進程生產者p1，就等待，然後sem=-1，又來了一個生產者p2，也得等待，sem=-2，這個時候消費者執行1次，就喚醒一個生產者p1，sem+1，也就是sem=-1，又消費了一次，就又喚醒一個生產者p2，sem=0，此時，沒有生產者等待，而又消費了一次，sem=1，說明當前有一個進程對應的資源可用，又來了一個進程生產者p3，就直接執行，sem=sem-1

sem=1，表示當前有一個資源可以使用，不用等待

信號量是負的，表示等待

例題：

一種資源的數量是8，也就是信號量的初值是8，當sem=0的時候就是沒有資源可以使用，而當前的信號量是2，也就是現在可以有2個資源使用

5. 信號量實現

首先定義一個結構體，然後就是P對應的消費資源(判斷是否該睡眠)，V對應的生產資源(判斷是否該喚醒)

當消費資源的時候，首先信號量減1，如果減1之後小於0，說明當前的信號量sem是小於或等0，也就是當前沒有資源可用，此時要進入睡眠

當生產資源的時候，首先信號量加1，如果加1之後小於或等於0，說明當前的信號量最大是-1，也就是sem=-1，說明要喚醒一個進程

p()：sem-1 ， 如果sem<0，等待，否則繼續

V()：sem+1 ，如果sem<=0 , 喚醒一個等待的p

6. 用信號量解決問題

正確性要求：

1. 在任何一個時間只能有一個線程操作緩衝區(互斥)
2. 當緩衝區為空，消費者必須等待生產者(調度/同步約束)
3. 當緩存區滿，生產者必須等待消費者(調度/同步約束)

每一個約束用一個單獨的信號量

1. 二進位信號量互斥mutex
2. 一般信號量full，一開始為空為0
3. 一般信號量empty，一開始為緩存區滿的數據