【README】
1.本文内容总结自 B站 《操作系统-哈工大李治军老师》，内容非常棒，墙裂推荐；
2.信号量基础知识，refer2 posts below.
12.进程同步与信号量_PacosonSWJTU的博客-CSDN博客1.本文内容总结自 B站 《操作系统-哈工大李治军老师》，内容非常棒，墙裂推荐；【1】https://blog.csdn.net/PacosonSWJTU/article/details/12553612013.信号量临界区保护_PacosonSWJTU的博客-CSDN博客1.本文内容总结自 B站 《操作系统-哈工大李治军老师》，内容非常棒，墙裂推荐；2.操作系统使用信号量实现进程同步（合作），走走停停，推进多进程合理有序向前执行； 3.靠临界区保护信号量，靠信号量实现进程同步；0）信号量1）问题 图解： 并发问题例子，empty = -1，但有2个生产者进程睡眠，这说明empty信号量的值是错误的；1）竞争条件： 图片解说：错误和调度顺序有关；2）解决竞争条件的方法 上图显示的执行顺序如下：时间进程代码或操作1P1检查并给empty上锁2P1.register=empt
https://blog.csdn.net/PacosonSWJTU/article/details/125542224
【1】信号量回顾
1）信号量定义：
- 一个整型数字；通过对信号量的访问修改，实现多进程同步（合作），有序执行，（或互相等待，交替执行）；
2）操作系统内部也是有信号量来实现多进程同步合作
- 如一个进程操作磁盘，磁盘寻道时，该进程阻塞；
- 一旦磁盘准备好数据后，通过中断通知cpu读取数据；则cpu唤醒上述进程读取数据；
3）借助信号量可以完成的工作
- 工作1：借助信号量实现用户态的进程调度，实现上层应用程序间的同步（合作），交替执行；
- 工作2：借助信号量实现内核态的进程调度；
4）信号量数据结构
- 信号量数据结构包括 value值（信号量值）， pcb队列（阻塞到信号量的进程队列）；
- 因为信号量的值要被所有进程看到，所以信号量在内核态；pcb是存储进程信息的数据结构；
【2】信号量代码
【2.1】代码1-打开信号量
Producer(item) {P(empty); // P是生产者，empty减1 ...V(full); // V是消费者，full 加1
}// 用户态程序 producer.c
main(){sd = sem_open("empty"); // 打开信号量 for (i=1 to 5) sem_wait(sd); // 写数据前，要看是否有空闲缓冲区； write(fd, &i, 4); // 把5个数字（1 2 3 4 5） 写入到磁盘，每个数字4个字节
}// sem.c // 进入内核
// 信号量结构体
typedef struct {char name[20]; // 信号量名称 int value; // 信号量值，一个整型变量 task_struct* queue; // 缓冲区队列
} semtable[20];// 系统调用：打开信号量或创建信号量
sys_sem_open(char *name) {在 semtable 中寻找name对上的项；没找到则创建；找到则返回对应下标；
}// 写数据前，要看是否有空闲缓冲区
// 开关中断用于保护临界区
sys_sem_wait(int sd) {cli();// 关中断，不允许cpu响应其他中断请求，// 不响应中断的目的是不响应时钟中断，从而不触发进程调度// 这里判断信号量用的是if ，目的是唤醒第1个进程 if (semtable[sd].value-- < 0) {// 设置自己为阻塞；// 将自己加入到 semtable[sd].queue 中； schedule(); // 切换到其他进程执行 }sti(); // 开中断
}【2.2】代码2-读磁盘的信号量
// 读磁盘块
bread(int dev, int block)
{struct buffer_head* bh; // 申请一段空闲缓冲区内存（用于映射磁盘块空间）ll_rw_block(READ, bh); // 发起读命令 wait_on_buffer(bh); // 等待磁盘响应，然后读数据到缓冲区bh
}// 启动磁盘读以后睡眠，
// 等待磁盘读完由磁盘中断将其唤醒，也是一种同步
// 开关中断用于保护临界区，临界区保证同时仅有一个进程操作信号量
lock_buffer(buffer_head* bh)
{cli(); // 关中断 // 这里判断信号量用的是 while，目的是唤醒所有阻塞进程 while(bh->b_lock)sleep_on(&bh->b_wait); // 如果被锁上，当前进程睡眠bh->b_lock = 1; // b_lock也是信号量；这里上锁； 数据读完后，中断服务程序解锁； sti(); // 开中断
}// 当前进程阻塞（睡眠），切换到其他进程
void sleep_on(struct task_struct **p)
{struct task_struct *tmp;tmp = *p;*p = current;current->state = TASK_UNINTERRUPTIBLE; // 把进程状态更新为阻塞态 schedule(); // 调度， 底层调用switch_to()以切换到其他进程执行； if (tmp) tmp->state = 0;
}
【2.3】代码3-sleep_on形成的队列
【2.4】 代码4-从队列中唤醒阻塞进程
// 对阻塞进程的唤醒 （通过磁盘中断来唤醒）
static void read_intr(void)
{...end_request(1); // 磁盘准备数据完成后调用
}end_request(int uptodate)
{...unlock_buffer(CURRENT->bh); // 解锁缓冲区
}// 解锁缓冲区
unlock_buffer(struct buffer_head *bh)
{bh->b_lock = 0;wake_up(&bh->b_wait); // 唤醒阻塞的进程
}
// 唤醒阻塞的进程
wake_up(struct task_struct **p)
{if (p && *p) {(**p).state = 0; // 把阻塞进程的state设置为0，该进程就变成就绪态了 *p = NULL; }
}
注意：代码1用 if 判断信号量，代码2用 while 判断信号量，注意两者的区别；
)
