信号量如何用于实现互斥?
信号量是一个共享变量,用于实现系统进程之间的互斥。它主要用于解决临界区问题,是一种实现进程同步的技术。
信号量主要有以下两种类型:
二元信号量 - 只能取0或1两个值,这意味着一次只有一个进程可以进入临界区。信号量初始化为1。
计数信号量 - 可以取任何非负值N,这意味着一次最多可以有N个进程进入临界区。信号量初始化为N。
临界区由P和V操作包围,如下所示:
P(s)
临界区 (CS)
V(s)
每个操作的定义如下:
等待(P) - 当一个进程进入临界区时,它首先执行P操作,该操作会减少信号量的值;如果之后s>=0,则进入临界区;否则加入等待队列。
P(Semaphore s)
{
s = s - 1;
if (s < 0) {
block(p);
}
}信号(V) - 当一个进程退出临界区时,执行V操作,该操作会增加信号量的值,表明另一个当前被P操作阻塞的进程可以进入临界区。
V(Semaphore s)
{
s = s + 1;
if (s >= 0) {
wakeup(p);
}
}让我们看看如何使用锁变量来引入互斥:
它使用与信号量类似的机制,但一次只有一个进程可以进入临界区,并使用锁变量来实现同步,如下所示:
while(lock != 0); Lock = 1; //critical section Lock = 0;
它检查锁是否等于0,如果是,则将锁设置为1,表示锁已被占用,然后进入临界区。如果锁不为0,则等待直到锁可用。退出临界区时,将锁恢复为0,表示锁可用,另一个进程可以进入临界区。
锁和信号量的区别在于,锁可以在用户模式下实现,而信号量在内核模式下实现。此外,锁只允许一个进程进入临界区,而信号量可以允许多个进程进入临界区。简而言之,信号量是锁的泛化。
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