经典pv操作问题详解(最全面的pv资料)

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1、经典P、V操作问题详解lionxcat@gmail.cn一、基本概念1.信号量structsemaphore{intvalue;//仅且必须附初值一次，初值非负PCBtype*wait_queue;//在此信号量上阻塞的进程队列}S;//信号量实例为S2.P、V操作P(S){S:=S-1;if(S<0)调用进程自己阻塞自己，等待在S的等待队列末尾;}V(S){S:=S+1;if(S≤0)从S等待队列头释放一进程就绪在就绪队列尾;调用进程继续执行;}3.使用方法(i).P、V操作成队出现，处理互斥时出现在同一进程中；处理同步时出现在不同进程中。(ii).同步P先于互斥P调

2、用，V的顺序无关。4.另类P、V操作导致的问题(或信号量的栈实现方法或漏斗法)[习题P174-23]某系统如此定义P、V操作：P(S):S=S-1;若S＜0，本进程进入S信号量等待队列的末尾；否则，继续执行。V(S):S＝S+1;若S≤0，释放等待队列中末尾的进程，否则继续运行。(1)上面定义的P、V操作是否合理？有什么问题？(2)现有四个进程P1、P2、P3、P4竞争使用某一个互斥资源（每个进程可能反复使用多次），试用上面定义的P、V操作正确解决P1、P2、P3、P4对该互斥资源的使用问题。答：(1)不合理：先进后出；可能“无限等待”，即等待队列头的进程得不到释放。(

3、2)思路：令每个信号量上的等待队列中始终只有一个进程。解决方案如下：(n个进程)n个进程至多有n-1个等待。设置n-1个信号量，每个进程阻塞在不同的信号量上，使每个等待队列至多有一个进程等待。用循环模拟队列。SemaphoreS[n-1];//S[i]的初值为i+1Procedure_i(){intj;DO_PRE_JOB();for(j=n-2;j>=0;j--)P(S[j]);DO_JOB_IN_CRITICAL_SECTION();for(j=0;j<=n-2;j++)V(S[j]);……}二、经典进程同步问题总述：进程同步问题主要分为以下几类：一（生产者－消费者

4、问题）；二（读者写者问题）；三（哲学家就餐问题）；四（爱睡觉的理发师问题）；五（音乐爱好者问题）；六（船闸问题）；七（红黑客问题）等。其中前两类都是用于处理进程之间通信的问题：生产者－消费者问题主要实现进程的消息机制，而读者－写者问题用于实现管道通信。哲学家就餐问题是经典的互斥转同步防止死锁的多资源争夺。理发师问题适合I/O或外部设备的管理，如打印调度。红黑客问题是解决不同条件触发事件的思想方法。I.生产者—消费者问题(初始缓冲区为空)问题：生产者生产产品放到缓冲区，消费者从缓冲区取产品消费。①单缓冲区[书P119](适合单或多生产消费者)：同步：生产者不能往满缓冲区放

5、产品(S1(1))；消费者不能从空缓冲区取产品(S2(0))。voidProducer(){while(true){生产一个产品;P(S1);申请一个空的缓冲区放到缓冲区;V(S2);返回一个满的缓冲区}}voidConsumer(){while(true){P(S2);申请一个满的缓冲区从缓冲区取一个产品;V(S1);返回一个空的缓冲区消费产品;}}②环行多缓冲区（或无穷缓冲区）单生产消费者[习题P173-13]：同步：生产者不能往满缓冲区放产品(S1(n))；消费者不能从空缓冲区取产品(S2(0))。n为缓冲区大小。互斥：设置指示下一个空缓冲区的位置变量(i(0))

6、和指示下一个产品在缓冲区的位置变量(j(0))，由于只有一个生产者和消费者，i和j无须互斥访问。此问题无互斥关系。voidProducer(){while(true){生产了一个产品;P(S1);把产品放入缓冲区;i=(i+1)%n;//无穷缓冲区无须’%n’V(S2);}}voidConsumer(){while(true){P(S2);取一个产品;j=(j+1)%n;//无穷缓冲区无须’%n’V(S1);消费产品;}}③环行多缓冲区多生产消费者[书P120]：同步：生产者不能往满缓冲区放产品(S1(n))；消费者不能从空缓冲区取产品(S2(0))。n为缓冲区大小。互

7、斥：设置指示下一个空缓冲区的位置变量(i(0))，生产者之间互斥(mutex1(1))；设置指示下一个产品在缓冲区的位置变量(j(0))，消费者之间互斥(mutex2(1))。也可以生产者和消费者之间都互斥(把mutex1和mutex2都换成一个mutex(1))。voidProducer(){while(true){生产一个产品;P(S1);申请一个空的缓冲区P(mutex1);一个生产者申请制造产品放到缓冲区;i=(i+1)%n;指针移动到下一空的缓冲区V(mutex1);释放生产者V(S2);释放一个满的缓冲区}}voidConsu