信号量的初值设为2时(反正就是大于1)，信号量怎么运作？在1965年提出的一种解决同步、互斥问题的较通用的方法，并在很多操作系统中得以实现， Linux改进并实现了这种机制。
实际是一个整数，它的值由多个进程进行测试(test)和设置(set)。就每个进程所关心的测试和设置操作而言，这两个操作是不可中断的，或称“原子”操作，即一旦开始直到两个操作全部完成。测试和设置操作的结果是：信号量的当前值和设置值相加，其和或者是正或者为负。根据测试和设置操作的结果，一个进程可能必须睡眠，直到有另一个进程改变信号量的值。
的信号量，在这个信号量上实施两个操作，首先测试并且给信号量的值减1，然后测试并给信号量的值加1。当第一个进程存取文件时，它把信号量的值减1，并获得成功，信号量的值现在变为0，这个进程可以继续执行并存取数据文件。但是，如果另外一个进程也希望存取这个文件，那么它也把信号量的值减1，结果是不能存取这个文件，因为信号量的值变为-1。这个进程将被挂起，直到第一个进程完成对数据文件的存取。当第一个进程完成对数据文件的存取，它将增加信号量的值，使它重新变为1，现在，等待的进程被唤醒，它对信号量的减1操作将获得成功。
。实际上，信号量作为资源计数器，它的初值可以是任何正整数，其初值不一定为0或1。另外，如果一个进程要先获得两个或多个的共享资源后才能执行的话，那么，相应地也需要多个信号量，而多个进程要分别获得多个临界资源后方能运行，这就是信号量集合机制，Linux 讨论的就是信号量集合问题。
存在于include/linux/sem.h中)，其它一些数据结构将在相关的系统调用中介绍。
int& &&&&&&&&
int&& &&&&&&&&
的数据结构(semid_ds)
struct ipc_perm sem_&&&&&&&&&
& long&&&&&&&
sem_ &&&&&&&/* 的时间 */
long&&&&&&&
sem_&&&&&&& /*
struct sem&&&&& *sem_&&&&& /*
sem_queue *sem_&&&&&& /*
struct sem_queue **sem_pending_ /*
struct sem_undo * &&&&&&&&
/* 请求 */
ushort&&&&&&&&&
sem_&&&&&&&&&&
struct sem_queue * && /*
struct sem_queue **&&& &&
struct wait_queue *&&& &&& /*
struct sem_undo *& &&
int&&& &&&&&&& &&&
int&&& &&&&&&&
struct semid_ds *& &&&
struct sembuf *&&& &&
图可以看出，semid_ds结构的sem_base指向一个信号量数组，允许操作这些信号量集合的进程可以利用系统调用执行操作
。注意，信号量信号量集合的区别，从上面可以看出，信号量用“sem”结构描述，实际上，在后面的讨论中，我们以信号量集合为讨论的主要对象。下面我们给出这几个结构之间的关系，如图7.3所示。
&System V IPC信号量数据结构之间的关系
系统调用，其描述如下：
( key_t key, int nsems, int semflg );&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
如果成功，则返回信号量集合的IPC识别号
，则出现错误：
这个键值要与已有的键值进行比较，已有的键值指在内核中已存在的其它信号量集合的键值。对信号量集合的打开或存取操作依赖于semflg参数的取值：
一起使用时，但信号量集合已经存在，则创建失败。
单独使用，semget()为一个新创建的集合返回标识号，或者返回具有相同键值的已存在集合的标识号。如果IPC_EXCL与IPC_CREAT一起使用，要么创建一个新的集合，要么对已存在的集合返回-1。IPC_EXCL单独是没有用的，当与IPC_CREAT结合起来使用时，可以保证新创建集合的打开和存取。
的其它形式，一种可选项是把一个八进制与掩码或，形成信号量集合的存取权限。
指的是在新创建的集合中信号量的个数。其最大值在“linux/sem.h”
&&&#define SEMMSL& 250&&&&&&&&&&&&
/* &= 8 000 max num of semaphores per id */
参数可以忽略。
if ( ! numsems )
return(-1);
if((sid = semget( keyval, numsems, IPC_CREAT | 0660 )) ==
return(-1);
return(sid);
权限。这个函数要么返回一个集合的标识号，要么返回-1而出错。键值必须传递给它，信号量的个数也传递给它，这是因为如果创建成功则要分配空间。
int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);
如果所有的操作都执行，则成功返回0。
，则出错。&&&&&&&&
是集合的识别号(可以由semget()系统调用得到)。第二个参数(sops)是一个指针，它指向在集合上执行操作的数组。而第三个参数(nsop)是在那个数组上操作的个数。
的一个数组，这个结构在/inclide/linux/sem.h 中声明，是内核中的一个数据结构，描述如下：
struct sembuf {
ushort& sem_&&&&&&& /*
short&& sem_&&&&&&&&
/* 正数、负数或0) */
short&& sem_&&&&&&& /* 或SEM_UNDO*/
为负数，那么就从信号量的值中减去sem_op的绝对值，这意味着进程要获取资源，这些资源是由信号量控制或监控来存取的。如果没有指定IPC_NOWAIT，那么调用进程睡眠到请求的资源数得到满足(其它的进程可能释放一些资源)。
是正数，把它的值加到信号量，这意味着把资源归还给应用程序的集合。
为0，那么调用进程将睡眠到信号量的值也为0，这相当于一个信号量到达了100%的利用。
按如下的规则判断是否所有的操作都可以成功：操作值和信号量的当前值相加大于 0，或操作值和当前值均为 0，则操作成功。如果系统调用中指定的所有操作中有一个操作不能成功时，则 Linux 会挂起这一进程。但是，如果操作标志指定这种情况下不能挂起进程的话，系统调用返回并指明信号量上的操作没有成功，而进程可以继续执行。如果进程被挂起，Linux 必须保存信号量的操作状态并将当前进程放入等待队列。为此，Linux 内核在堆栈中建立一个 sem_queue 结构并填充该结构。新的 sem_queue 结构添加到集合的等待队列中（利用 sem_pending 和 sem_pending_last 指针）。当前进程放入 sem_queue 结构的等待队列中（sleeper）后调用调度程序选择其他的进程运行。
调用，让我们来看一个例子。假设我们有一台打印机，一次只能打印一个作业。我们创建一个只有一个信号量的集合(仅一个打印机)，并且给信号量的初值为1(因为一次只能有一个作业)。
数组来执行这个操作：
表示集合中信号量数组的索引，即在集合中只有一个信号量，-1表示信号量操作(sem_op)，操作标志为IPC_NOWAIT，表示或者调用进程不用等待可立即执行，或者失败(另一个进程正在打印)。下面是用初始化的sembuf结构进行semop()系统调用的例子：
if((semop(sid, &sem_lock, 1) == -1)
fprintf(stderr,&semop\n&);
是说我们仅仅执行了一个操作(在我们的操作数组中只有一个sembuf结构)，sid参数是我们集合的IPC识别号。
struct sembuf sem_unlock = { 0, 1, IPC_NOWAIT };
加到集合数组的第0个元素，换句话说，一个单位资源返回给集合。
( int semid, int semnum, int cmd, union semun arg );
成功返回正数，出错返回-1。
是在集合上执行控制操作。
是集合的标识号，第二个参数(semnn)是将要操作的信号量个数，从本质上说，它是集合的一个索引，对于集合上的第一个信号量，则该值为0。
参数表示在集合上执行的命令，这些命令及解释如表7.2所示：
参数的类型为semun，这个特殊的联合体在 include/linux/sem.h中声明，对它的描述如下：
arg for semctl system calls. */
union semun {
&&&&&&&&&&&int&&&&&&&&&&&&&&&
/* value for SETVAL */
struct semid_ds *&& /* buffer for IPC_STAT &
IPC_SET */
ushort *&&&&&&&&&
/* array for GETALL & SETALL */
struct seminfo *__& /* buffer for IPC_INFO */
& cmd命令及解释
－1中提到，剩下的两个成员_buf 和_pad用在内核中信号量的实现代码，开发者很少用到。事实上，这两个成员是Linux操作系统所特有的，在UINX中没有。
对应信号量的值。当用GETVAL命令时，最后的参数(semnum)被忽略。
return( semctl(sid, semnum, GETVAL, 0));
系统调用，相对要简单地多，也深入地多。
而没有退出临界区，这时，其他被挂起在信号量上的进程永远得不到运行机会，这就是所谓的死锁。Linux 通过维护一个信号量数组的调整列表(semadj)来避免这一问题。其基本思想是，当应用这些“调整”时，让信号量的状态退回到操作实施前的状态。
数据结构中，在include/linux/sem.h描述如下：
请求，当进程退出时，自动执行undo请求*/
struct sem_undo *&
proc_& /*节点 */
struct sem_undo *& id_&& & /* 节点*/
&&&&&&&&&&&&&&
short *&&& &&&&&& & &
数据结构中。
将为每一个信号量数组的每一个进程维护至少一个sem_undo结构。如果请求的进程没有这个结构，当必要时则创建它，新创建的sem_undo数据结构既在这个进程的task_struct数据结构中排队，也在信号量数组的semid_ds结构中排队。当对信号量数组上的一个信号量施加操作时，这个操作值的负数与这个信号量的“调整”相加，因此，如果操作值为2，则把-2加到这个信号量的“调整”域。
完成了对sem_undo数据结构的设置及对信号量数组的调整。如果一个信号量集合被删除，sem_undo结构依然留在这个进程的task_struct结构中，但信号量集合的识别号变为无效。操作系统 PV深度剖析
PV操作的例题38
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操作系统 PV深度剖析
PV操作的例题38
PV操作的例题；一、线程是进程的一个组成部分，一个进程可以有多个；二、在计算机操作系统中，PV操作是进程管理中的难；PV操作的意义：我们用信号量及PV操作来实现进程；什么是信号量？信号量（semaphore）的数据；利用信号量和PV操作实现进程互斥的一般模型是：进；其中信号量S用于互斥，初值为1；（1）每个程序中用户实现互斥的P、V操作必须成对；（2）P、V
PV操作的例题一、线程是进程的一个组成部分，一个进程可以有多个线程，而且至少有一个可执行线程。进程的多个线程都在进程的地址空间内活动。 资源是分给进程的，而不是分给线程的，线程需要资源时，系统从进程的资源配额中扣除并分配给它。处理机调度的基本单位是线程，线程之间竞争处理机，真正在处理机上运行的是线程。线程在执行过程中，需要同步。二、在计算机操作系统中，PV操作是进程管理中的难点。 首先应弄清PV操作的含义：PV操作由P操作原语和V操作原语组成（原语是不可中断的过程），对信号量进行操作，具体定义如下：
P（S）：①将信号量S的值减1，即S=S-1；
②如果S&=0，则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列。
V（S）：①将信号量S的值加1，即S=S+1；
②如果S&0，则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。PV操作的意义：我们用信号量及PV操作来实现进程的同步和互斥。PV操作属于进程的低级通信。 什么是信号量？信号量（semaphore）的数据结构为一个值和一个指针，指针指向等待该信号量的下一个进程。信号量的值与相应资源的使用情况有关。当它的值大于0时，表示当前可用资源的数量；当它的值小于0时，其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。注意，信号量的值仅能由PV操作来改变。
一般来说，信号量S&=0时，S表示可用资源的数量。执行一次P操作意味着请求分配一个单位资源，因此S的值减1；当S&0时，表示已经没有可用资源，请求者必须等待别的进程释放该类资源，它才能运行下去。而执行一个V操作意味着释放一个单位资源，因此S的值加1；若S?0，表示有某些进程正在等待该资源，因此要唤醒一个等待状态的进程，使之运行下去。利用信号量和PV操作实现进程互斥的一般模型是： 进程P1
进程Pn ……
…… P（S）；
P（S）； 临界区；
临界区； V（S）；
V（S）； ……
……其中信号量S用于互斥，初值为1。
使用PV操作实现进程互斥时应该注意的是：（1）每个程序中用户实现互斥的P、V操作必须成对出现，先做P操作，进临界区，后做V操作，出临界区。若有多个分支，要认真检查其成对性。（2）P、V操作应分别紧靠临界区的头尾部，临界区的代码应尽可能短，不能有死循环。（3）互斥信号量的初值一般为1。利用信号量和PV操作实现进程同步 PV操作是典型的同步机制之一。用一个信号量与一个消息联系起来，当信号量的值为0时，表示期望的消息尚未产生；当信号量的值非0时，表示期望的消息已经存在。用PV操作实现进程同步时，调用P操作测试消息是否到达，调用V操作发送消息。
使用PV操作实现进程同步时应该注意的是：（1）分析进程间的制约关系，确定信号量种类。在保持进程间有正确的同步关系情况下，哪个进程先执行，哪些进程后执行，彼此间通过什么资源（信号量）进行协调，从而明确要设置哪些信号量，即有多少同步信号量，有多少互斥信号量（初始值为1）。（2）同步信号量的初值与相应资源的数量有关，也与P、V操作在程序代码中出现的位置有关。（3）同一信号量的P、V操作要成对出现，但它们分别在不同的进程代码中。例题一：过桥问题解：设信号量初值S=1
汽车进程Pi(i=1,2,3,…)
P(s) V(s)到桥达桥行另一驶 端例题二若有一售票厅只能容纳300人，当少于300人时，可以进入。否则，需在外等候， 若将每一个购票者作为一个进程，请用P、V操作编程。解：信号量初值S=300
购票者进程Pi(i=1,2,3,…)
P(s) 进退入购出售票售票厅 票 厅 V(s)例题三有一只铁笼子，每次只能放入一只动物，猎手向笼中放入老虎，农民向笼中放入猪，动物园等待取笼中的老虎，饭店等待取笼中的猪，试用P、V操作写出能同步执行的程序。解：两个生产者和两个消费者共享了一个仅能存放一件产品的缓冲器，生产者各自生产不同的产品，消费者各自取自己需要的产品，P、V操作编程为：猎手进程
动物园进程
V(s) 其中S初值=1，S1=S2=0例题四桌上有一只盘子，每次只能放入一个水果。爸爸专向盘中放苹果，妈妈专向盘中放桔子，女儿专等吃盘中的苹果，儿子专等吃盘中的桔子。用P、V操作写出它们能正确同步的程序。（同例六详解）解：信号量初值S1=0，S2=0，S=1
repeatP(s)
P(s)取苹P(s1)
取桔P(s2) 子 V(s)
V(s2)until false
until false
until false
until false例题五
设有两个优先级相同的进程P1和P2如下，S1和S2初值均为0，求：P1，P2并发执行结束后，x,y,z分别是多少？
z:=x+z;解：因为P1、P2是并发进程，所以P1和P2调度顺序不确定。假设P1先执行，当P1执行到P(s2)时，s2=-1，P1阻塞，此时y=3,z=4;当调度程序调度到P2时，由于进程P1巳执行到了V(s1),P2在执行P(s1)时，不阻塞而继续执行，当执行到V(s2)时，将P1唤醒，然后执行到最后一个语句，此时x=5,z=9;当P1再次被唤醒、调度时，继续执行P1的最后一处语句，此时y=12.所以最后结果是：x=5,y=12,z=9.如果P2先执行，结果同上 【例题五】生产者-消费者问题 在多道程序环境下，进程同步是一个十分重要又令人感兴趣的问题，而生产者-消费者问题是其中一个有代表性的进程同步问题。下面我们给出了各种情况下的生产者-消费者问题，深入地分析和透彻地理解这个例子，对于全面解决操作系统内的同步、互斥问题将有很大帮助。（1）一个生产者，一个消费者，公用一个缓冲区。 定义两个同步信号量： empty――表示缓冲区是否为空，初值为1。
full――表示缓冲区中是否为满，初值为0。 生产者进程 while(TRUE){生产一个产品;
V(full); }消费者进程 while(True){P(full);从Buffer取出一个产品;
消费该产品;
}（2）一个生产者，一个消费者，公用n个环形缓冲区。定义两个同步信号量： empty――表示缓冲区是否为空，初值为n。 full――表示缓冲区中是否为满，初值为0。设缓冲区的编号为1～n-1，定义两个指针in和out，分别是生产者进程和消费者进程使用的指针 ，指向下一个可用的缓冲区。 生产者进程 while(TRUE){ } 产生品产一个buffer产（nin品; P(empty); ）； ； V(full);程 送往in=(in+1)mod 消while(TRUE){P(full); 从buffer费者进（out）out=(out+1)mod 费该中取n产出产品； ； V(empty); ; } 消品（3）一组生产者，一组消费者，公用n个环形缓冲区
在这个问题中，不仅生产者与消费者之间要同步，而且各个生产者之间、各个消费者之间还必须互斥地访问缓冲区。 定义四个信号量： empty――表示缓冲区是否为空，初值为n。 full――表示缓冲区中是否为满，初值为0。 mutex1――生产者之间的互斥信号量，初值为1。 mutex2――消费者之间的互斥信号量，初值为1。设缓冲区的编号为1～n-1，定义两个指针in和out，分别是生产者进程和消费者进程使用的指针，指向下一个可用的缓冲区。 生产者进程 while(TRUE){生产一个产品;
P(mutex1)；
产品送往buffer（in）；
in=(in+1)mod n；
V(mutex1);
V(full); }消费者进程 while(TRUE){P(full) 从bufferV消P(mutex2)（out）中取out=(out+1)mod （mutex2费该产出n）品产； 品； ； ； V(empty); ; }
需要注意的是无论在生产者进程中还是在消费者进程中，两个P操作的次序不能颠倒。应先执行同步信号量的P操作，然后再执行互斥信号量的P操作，否则可能造成进程死锁。【例题六】桌上有一空盘，允许存放一只水果。爸爸可向盘中放苹果，也可向盘中放桔子，儿子专等吃盘中的桔子，女儿专等吃盘中的苹果。规定当盘空时一次只能放一只水果供吃者取用，请用P、V原语实现爸爸、儿子、女儿三个并发进程的同步。分析在本题中，爸爸、儿子、女儿共用一个盘子，盘中一次只能放一个水果。当盘子为空时，爸爸可将一个水果放入果盘中。若放入果盘中的是桔子，则允许儿子吃，女儿必须等待；若放入果盘中的是苹果，则允许女儿吃，儿子必须等待。本题实际上是生产者-消费者问题的一种变形。这里，生产者放入缓冲区的产品有两类，消费者也有两类，每类消费者只消费其中固定的一类产品。解：在本题中，应设置三个信号量S、So、Sa，信号量S表示盘子是否为空，其初值为l；信号量So表示盘中是否有桔子，其初值为0；信号量Sa表示盘中是否有苹果，其初值为0。同步描述如下： int S＝1; int Sa＝0; int So＝0;
daughter();
将水果放入盘中;
if（放入的是桔子）V(So);
{包含各类专业文献、行业资料、专业论文、高等教育、幼儿教育、小学教育、外语学习资料、文学作品欣赏、操作系统 PV深度剖析
PV操作的例题38等内容。　
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如果信号量是用于表示一个或多个事件的发生,那么该信号量的初值为什么应设为0
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初值为m，表示有m个资源，为0则表示已经没有了资源，如果当前值为-n，那么等待的进程为n。
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