信号量学习笔记

最新推荐文章于 2024-06-05 11:37:53 发布

雩山贡水

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分类专栏：操作系统

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/xingxjhui/article/details/24128155

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本文介绍了信号量在解决并发编程中的竞争条件问题。通过分析一个具体的例子，展示了信号量如何通过down和up操作避免丢失的wakeup信号，确保进程间的同步。信号量的down操作会检查并减小其值，若为0则进程睡眠；up操作则对信号量加1，若之前有进程因down操作睡眠，会唤醒其中一个。文中强调了信号量操作的原子性和在多CPU环境下的保护措施，最后提供了一段使用信号量的生产者消费者代码示例。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

为了进程间通信的竞争条件，必须阻止多个进程同时读写共享的数据。Peterson解法，TSL（test and set lock）指令和XCHG（X86 CPU中跟TSL等价的指令）能够正确的防止多个进程同时读写共享数据，但是这三个解法都有一个缺点，那就是忙等待。
   忙等待显然非常的浪费CPU时间，但是比浪费CPU时间更严重的问题是忙等待会导致优先级反转问题（Priority inversion problem）。所谓优先级反转问题，就是当低优先级的进程占用了跟高优先级进程共享的资源，此时高优先级进程就绪了，根据调度规则只要高优先级出于就绪就可以运行它。但是低优先级进程占用了共享资源，于是高优先级进程开始忙等待，而低优先级进程得不到调度无法走出临界区释放共享资源，结果就导致高优先级进程一直忙等待。
   为了避免忙等待带来的优先级反转问题，有个办法，那就是当进程无法进入临界区获取共享资源时，不是忙等待，而是被阻塞，既sleep和wakeup。
     那么sleep和wakeup是否能很好的解决问题或者没有弊端？先看经典的生产者消费者问题：

#define N 100           /*缓冲区中的槽数目*/
int count = 0;            /*缓冲区中的数据项数目*/

void producer(void)
{
      int item;
      while(TRUE)
      {
        item=produce_item();
        if(count==N) sleep();
        insert_item(item);
        count=count+

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