PV操作知识大汇总

先讲一讲信号量的原理吧,昨天晚上给室友讲了一下，觉得这个例子特别好，就是比如说有一个屋子10个房间里面都住着人（进程），但是只有3个厕所（资源），当然，每个人都想用厕所，并且自己用的时候不想让别人看着（这不是废话），于是，Posix就出现了，也就是信号灯，我用厕所的时候，我就先把厕所的灯（信号量的值）打开，如果有灯，则表示厕所被占用了，你一出房间门，发现亮了3盏灯，说明TMD已经没厕所了，又想上厕所，只能去等着，于是，就出现了等待队列，这时候有人用完了出来，关灯出来（V操作），看见有人等着，就把你喊过去，你进厕所，拉灯（P操作），就可以用厕所了。这个就是整个信号量操作了。

P-V操作定义：

假设sem是个整型变量。

P原语的主要操作是：

（1）sem减1；

（2）若sem减1后仍大于或等于零，则该进程继续执行；

（3）若sem减1后小于零，则该进程被阻塞，在相应队列中排队，然后转向系统的进程调度。

V原语的主要操作是：

（1）sem加1；

（2）若相加结果大于零，则进程继续执行；

（3）若相加结果小于或等于零，则唤醒一阻塞在该信号量上的进程，然后再返回原进程继续执行或转进程调度。

典型理解偏差：

1.        以V原语的1、2步来做，Sem不就永远大于0，那进程不就一直循环执行成为死循环了？

2.        Sem大于0那就表示有临界资源可供使用，为什么不唤醒进程？

3.        Sem小于0应该是说没有临界资源可供使用，为什么还要唤醒进程？

4.        如果是互斥信号量的话，应该设置信号量Sen=1，但是当有5个进程都访问的话，最后在该信号量的链表里会有4个在等待，也是说S=-4，那么第一个进程执行了V操作使S加1，释放了资源，下一个应该能够执行，但唤醒的这个进程在执行P操作时因S<0 ,也还是执行不了，这是怎么回事呢？

5.        Sem的绝对值表示等待的进程数，同时又表示临界资源，这到底是怎么回事？

析疑：

1.       P操作对sem减1的。P、V原语必须成对使用！从而不会造成死循环。

2.       Sem大于0的确表示有临界资源可供使用，而且这个时候没有进程被阻塞在这个资源上，也就是说没有进程因为得不到这类资源而阻塞，所以没有被阻塞的进程，自然不需要唤醒。

3.       V原语操作的本质在于：一个进程使用完临界资源后，释放临界资源，使Sem加1，以通知其它的进程，这个时候如果Sem<0，表明有进程阻塞在该类资源上，因此要从阻塞队列里唤醒一个进程来“转手”该类资源。比如，有2个某类资源，三个进程A、B、C、D要用该类资源，最开始Sem=2，当A进入，Sem=1，当B进入Sem=0,表明该类资源刚好用完，当C进入时Sem=-1,表明有一个进程被阻塞了，D进入，Sem=-2。当A用完该类资源时，进行V操作，Sem=-1，释放该类资源，而这时Sem<0,表明有进程阻塞在该类资源上，于是唤醒一个。

4.       当一个进程阻塞了的时候，它已经执行过了P操作，并卡在临界区那个地方。当唤醒它时就立即进入它自己的临界区，并不需要执行P操作了，当执行完了临界区的程序后，就执行V操作。

5.       当信号量Sem小于0时，其绝对值表示系统中因请求该类资源而被阻塞的进程数目。S大于0时表示可用的临界资源数。注意在不同情况下所表达的含义不一样。当等于0时，表示刚好用完。

 

作者：刘智成

http://blog.csai.cn/user1/16373/archives/2007/13360.html

关于PV操作

在计算机操作系统中，PV操作是进程管理中的难点。

首先应弄清PV操作的含义：PV操作由P操作原语和V操作原语组成（原语是不可中断的过程），对信号量进行操作，具体定义如下：

    P（S）：①将信号量S的值减1，即S=S-1；

           ②如果S³0，则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列。

    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；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。

PV操作的意义：我们用信号量及PV操作来实现进程的同步和互斥。PV操作属于进程的低级通信。

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量的下一个进程。信号量的值与相应资源的使用情况有关。当它的值大于0时，表示当前可用资源的数量；当它的值小于0时，其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。注意，信号量的值仅能由PV操作来改变。

    一般来说，信号量S³0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