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前言

一个本硕双非的小菜鸡，备战24年秋招，计划学习操作系统并完成6.0S81，加油！
本文总结自B站【哈工大】操作系统 李治军（全32讲）
老师课程讲的非常好，感谢
【哈工大】操作系统 李治军（全32讲）

进程同步与信号量

进程同步：让进程间的合作变得合理有序；

通过信号量来实现进程同步 ；

操作系统借助信号量实现进程合作，进程走走停停；（进程什么时候停，在哪个地方停特别重要）

由信号变成信号量

等待是进程同步的核心：为了很好地完成任务，一些进程在执行到一定程度要阻塞等待一个信号，当另一些进程执行到一定程度产生这个条件会给他发一个信号。让进程走走停停。

信号只能有还是没有，表达信息太少。要用信号量表达更丰富的信息。

根据信号量的值使进程走走停停


信号量sem值含义：

• 2： 有2个生产者阻塞，或者欠生产者队列2个单位缓冲空间；
• 1： 有1个生产者阻塞，或者欠生产者队列1个单位缓冲空间；
• 0： 没有生产者阻塞，正常运行；
• 1： 表示还有1个单位的可用缓冲空间；
• 2：表示还有2个单位的可用缓冲空间；
  例题：
  
  基于信号量的进程合作：
  多个进程合作完成一件事，多个进程在执行过程中，执行的推进顺序要合理有序；
  具体地，在执行一定程度后，进程根据信号量判断是否停下来等待；

生产者：若信号量等于0或负值，则生产者进程等待，且信号量减1；

消费者：若信号量等于负值，则消费者唤醒一个生产者进程，且信号量加1；

若信号量等于0，则消费者正常执行，且信号量加1；

// 信号量代码
struct semaphore() 
{// 记录资源个数int value ; // 进程阻塞队列（记录在该信号量上等待的进程） PCB *queue;  
}// 生产者：消费资源（这里消费资源指的是生产者消费一个空闲缓冲区，或一个数组项）
P (semaphore s) 
{s.value--; // 消费资源 if (s.value < 0) {sleep(s.queue);  // 当前生产者进程睡眠 }
}// 消费者：产生资源 （这里产生资源指的是消费者释放一个空闲缓存区，或一个数组项）
V (semaphore s)
{s.value++; // 释放资源if (s.value <=0 ) {wakeup(s.queue);  // 消费者唤醒睡眠的生产者进程 }
}

// 1 用文件定义共享缓冲区 
int fd = open("buffer.txt");
write(fd, 0, sizeof(in)); // 写入数据到in位置 
read(fd, 0, sizeof(out)); // 从out位置读取数据 // 2 信号量的定义和初始化 
semaphore full = 0; // 表示缓冲区中已生产的数据（内容）个数，或已用缓冲区个数； 
semaphore empty = BUFFER_SIZE; // 表示空闲缓冲区个数 
semaphore mutex = 1; // 互斥信号量，因为是写文件所以同时只能有1个进程进去；// 3 生产者 
Producer(item) {P(empty); // 生产者先测试empty信号量是否为0（为0表示没有空闲缓冲区）P(mutex); // 读取in，把item写入到in的位置上 （生产操作）V(mutex); V(full); // 增加数据（内容）个数 
}// 4 消费者 
Consumer() {P(full);  // 消费者先测试缓冲区是否存在内容，则没有则阻塞P(mutex); // 判断是否可以访问文件，mutex是互斥信号量，同时只有1个进程可以访问文件（mutex减1， 获取mutex信号量或锁）// 读取out，从文件中的out位置读出到item，打印item （消费操作）V(mutex); // mutex加1，释放mutex 信号量V(empty);// 消费者在消费完后，增加空闲缓冲区个数 
}