訊號量的原理總結

2021-07-23 01:11:18 字數 1564 閱讀 3745

談到訊號量,大多數會立馬想到pv操作,這個用荷蘭語表示的專有名詞。

對比前面我們說的,四種實現臨界區互斥的軟體設計演算法,pv操作更加的優良,現在這裡就將對其原理進行詳細的解釋分析,以及如何在題目的場景中使用,包括演算法的設計和問題的分析。

首先,訊號量機制我們著重談兩個設計思路,核心相同,設計有細微的差別,但不要被名稱所迷惑。

它們是:

整形訊號量

整形訊號量表示的是資源的數目s。p操作將減少乙個資源,v操作將增加乙個資源(即釋放乙個資源,因為資源不會被操作生出來,只會因別人不用而釋放)。

這裡不用wait和signa這種看著含義更加明顯的名詞,是因為,p、v可以這麼聯想:乙個程序想利用資源了,就拍拍手,表達自己的意願,這樣就可以將s-1,而當自己用好了,就表示乙個v字手勢,表示成功了,資源可以收回去了。

void p(s)

void v(s)

所以,我更加傾向於用pv直接表達pv操作。因為這個影象更加生動。當然,用wait和signal,as you wish, 你開心就好。

我想強調的有乙個點在於:s的邊界含義,當然s > 0和s < 0的時候都很自然。

問,s = 0時候表示什麼意思?

既然s是可用資源的數目,那麼s = 0,表示已經沒有資源可用了。

在整型訊號量中,只要s <= 0,就會不斷測試,看何時有資源可用。

也因此,程序會一直等,不遵循讓權等待的原則。

更好的做法是,像我們在程序排程中學到的,加乙個就緒佇列。

也即,引入:記錄型訊號量。

記錄型訊號量

我們常說這個演算法是一種程序同步機制,而不說是互斥機制。

是因為,使用pv的思路進行程序的互斥訪問,非常簡單,只需要設定乙個mutex,取值僅僅為0或者1即可。而同步的話就複雜一些,採用用到這個記錄型訊號量。

首先看semaphore的設計:

typedef struct 

semaphore;

這裡的value和上面的s含義相同,都表示可用的資源數目。

鍊錶l表示的是就緒佇列,因此核心仍是pv,只不過如何對待程序,記錄型訊號量的做法更加完善。解決了讓程序忙等的現象。

void p(semaphore s)

}void v(semaphore s)

}

這裡有意思的是,在v的時候,邊界為啥是s.value <= 0.

當s.value = 0時,是從s.value = -1時候變過來的,因此,雖然s.value = 0了,還不能忘了把最後乙個程序移出就緒佇列並叫醒它。

s.value小於等於0時,絕對值表示的是等待程序的數目。

還需要注意s.value++的時機。如果設計演算法時,先判斷再加,則s.value < 0即可:

void v(semaphore s)

s.value++;

}

所以,演算法背後是思想,需要仔細體會才能領悟。

以上。

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