进程——信号量机制

信号量机制

1) 整型信号量
1.信号量定义为一个整型量;
2.根据初始情况赋相应的值;
3.仅能通过两个原子操作来访问。
在这里插入图片描述
2)记录型信号量
整型信号量符合“有限等待”原则
signal释放资源后,当CPU被分配给等待进程后,等待进程仍可继续执行,可以符合“有限等待”。
但整型信号量不符合“让权等待”原则
整型信号量的wait操作,当s ≤0时,当前进程会占着CPU不断测试;
信号量原语不能被打断,这个占有CPU的进程会一直不断的占据CPU循环下去,陷入忙等。
3)信号量的基本应用

  • 实现进程互斥
    互斥信号量注意点:
    1.互斥信号量mutex初值为1;
    2.每个进程中将临界区代码置于P(mutex)和V(mutex)原语之间
    3.必须成对使用P和V原语(在同一进程中),不能次序错误、重复或遗漏:
    ·遗漏P原语则不能保证互斥访问
    ·遗漏V原语则不能在使用临界资源之后将其释放(给其他等待的进程);
  • 实现进程间的前趋关系(有序)
    注意点:
    ·信号量值为0的点是限制的关键所在;
    ·成对使用P和V原语(在有先后关系的两个进程中),不能次序错误、重复或遗漏,否则同步顺序出错。
    4)AND型信号量
    出现原因:
    一些应用往往需要两个或多个共享资源,而不是前述的一个资源。进程同时要求的共享资源越多,发生死锁可能性越大。
    解决思想:
    一次性分配给进程所需资源,用完一起释放。Wait操作时对它所有需要的资源都要判断,有AND条件,故称“AND同步”、“同时wait”。
    5)信号量集
    *信号量题目做题一般方法:
    1.分析问题,找出同步、互斥关系
    2.根据资源设置信号量变量
    3.写出代码过程,并注意P、V操作的位置
    4.检查代码,模拟机器运行,体验信号量的变化和程序运行过程是否正确。
信号量是一种用于进程间通信和同步的机制。它是一个计数器,用于保证在共享资源上的互斥访问。在Linux系统中,可以使用信号量来实现进程间的同步和互斥。以下是信号量的基本概念: - 计数器:信号量的值是一个计数器,它可以被多个进程共享。 - P操作:当一个进程需要访问共享资源时,它必须执行P操作,该操作会将信号量的值减1。如果信号量的值为0,则进程将被阻塞,直到信号量的值大于0。 - V操作:当一个进程使用完共享资源后,它必须执行V操作,该操作会将信号量的值加1。如果有进程正在等待该信号量,则唤醒其中一个进程继续执行。 在ZUCC中,可以使用信号量来实现进程的同步和互斥。首先,需要使用semget函数创建一个信号量集合,并使用semctl函数对信号量进行初始化。然后,可以使用semop函数执行P和V操作。例如,下面是一个简单的示例程序,用于演示信号量的使用: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/sem.h> #define SEM_KEY 1234 union semun { int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; }; int main() { int semid, pid; union semun arg; struct sembuf sb; // 创建信号量集合 semid = semget(SEM_KEY, 1, IPC_CREAT | 0666); if (semid == -1) { perror("semget"); exit(EXIT_FAILURE); } // 初始化信号量 arg.val = 1; if (semctl(semid, 0, SETVAL, arg) == -1) { perror("semctl"); exit(EXIT_FAILURE); } // 创建子进程 pid = fork(); if (pid == -1) { perror("fork"); exit(EXIT_FAILURE); } else if (pid == 0) { // 子进程执行P操作 sb.sem_num = 0; sb.sem_op = -1; sb.sem_flg = SEM_UNDO; if (semop(semid, &sb, 1) == -1) { perror("semop P"); exit(EXIT_FAILURE); } printf("Child process\n"); // 子进程执行V操作 sb.sem_num = 0; sb.sem_op = 1; sb.sem_flg = SEM_UNDO; if (semop(semid, &sb, 1) == -1) { perror("semop V"); exit(EXIT_FAILURE); } exit(EXIT_SUCCESS); } else { // 父进程执行P操作 sb.sem_num = 0; sb.sem_op = -1; sb.sem_flg = SEM_UNDO; if (semop(semid, &sb, 1) == -1) { perror("semop P"); exit(EXIT_FAILURE); } printf("Parent process\n"); // 父进程执行V操作 sb.sem_num = 0; sb.sem_op = 1; sb.sem_flg = SEM_UNDO; if (semop(semid, &sb, 1) == -1) { perror("semop V"); exit(EXIT_FAILURE); } exit(EXIT_SUCCESS); } return 0; } ``` 在上述代码中,创建了一个信号量集合,并将其初始化为1。然后,创建了一个子进程和一个父进程,它们分别执行P和V操作。由于信号量的初始值为1,因此父进程和子进程都可以顺利地执行。如果将信号量的初始值改为0,那么父进程和子进程都将被阻塞,直到有一个进程执行V操作为止。
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