【深入浅出-系统架构师】（13）：操作系统基础知识——同步和互斥

• P原语 Passeren(占有)，阻塞原语，负责把当前进程由运行状态转换为阻塞状态，操作为：申请一个空闲资源（把信号量减1），若成功，则退出；若失败，则该进程被阻塞；

• V原语 V是荷兰语Vrijgeven（释放）的首字母。为唤醒原语，负责把一个被阻塞的进程唤醒，它有一个参数表，存放着等待被唤醒的进程信息。操作为：释放一个被占用的资源（把信号量加1），如果发现有被阻塞的进程，则选择一个唤醒之。

PV操作对于每一个进程来说，都只能进行一次，而且必须成对使用。在PV原语执行期间不允许有中断的发生，根本原理是机器指令。

信号量

semaphore[英][ˈseməfɔ:(r)] 它负责协调各个线程, 以保证它们能够正确、合理的使用公共资源。

互斥和同步

• 同步是各个进程按照一定的顺序和速度执行，一种更加复杂的互斥，互斥是一种特殊的同步。互斥是两个任务之间不可以同时运行，同步也是不能同时运行，但他是必须要安照某种次序来运行相应的线程（也是一种互斥）

• 互斥是一组并发进程中的一个或多个程序段，因共享某一个共有资源，为了保证临界资源在某一时刻只能被一个进程访问，从而不允许交叉的顺序执行。

互斥原则

• 有空让进
• 忙则等待
• 多种选一
• 有限等待
• 让权等待

临界区的访问过程

• 进入区:查看临界区是否可访问，如果可以访问，则转到步骤二，否则进程会被阻塞
• 临界区:在临界区做操作
• 退出区:清除临界区被占用的标志
• 剩余区：进程与临界区不相关部分的代码

实现互斥的方法

• 硬件实现方法

进程之间的切换是通过CPU的中断完成，人为控制CPU的中断就可以保证当前进程顺利执行完，具体是：屏蔽中断->执行临界区->开中断，但是这样限制了CPU的交替执行任务的能力，并且将主动权交给用户，不灵活，不安全。

• 信号量实现方法

P和V操作分别来自荷兰语Passeren和Vrijgeven，分别表示占有和释放,

信号量S的意义：S>=0 表示某资源的可用数，S<0 其绝对值表示阻塞队列中等待该资源的进程数。="" p操作的定义：s:="S-1" 若="" s="">=0 ,则P操作的进程继续执行，若S<0，则置该进程为阻塞状态(无可用资源),并将其插入阻塞队列。

Procedure P (Var S:Semaphore);
    Begin
      S:=S-1;
      If S<0 then W(S) ##执行P操作的进程插入到等待队列
    End;

V操作定义：S:=S+1，若S>0，则执行V操作的进程继续执行；否则若S<=0,则从阻塞状态唤醒一个进程，并将其插入就绪队列，然后执行V操作的进程继续执行。

Procedure V(Var S:Semaphore);
    Begin
       S:=S+1;
       If S<= then R(S) ##从阻塞队列中唤醒一个进程
    End;