计算机操作系统 3信号量.pdf

3.7信号量

在前面几节我们看到，需要在几个进程之间很好地解决互斥问题，需要精巧设计的算法。即便

在有诸如TestAndSet这样的硬件指令支持下，算法也需要良好地考虑。对于应用程序员而言，这些

算法的使用比较复杂。为了解决这个困难，可以使用称为信号量（semaphore）的同步工具。

信号量是个整数变量，除了初始化外，它只能通过两个标准原子操作：和

Swait()signal()

来访问。这些操作原来被称为（荷兰语，测试）和（荷兰语，增加）。

PproberenVverhogenwait()

的定义可表示为

wait(S){

while(S=0)

no-op

；／／

S--;

}

的定义可表示为

signal

signal(S){

S++;

}

在和操作中，对信号量整型值的修改必须不可分地执行，即当一个进程修改信号

wait()signal()

量值时，不能有其他进程同时修改同一信号量的值。另外，对于，对的整型值的测试

wait(S)S

S--

和对其可能的修改（），也必须不被中断地执行。后面我们将描述如何实现这些操作。现

(S=0)

在先研究如何使用信号量。

3.7.1信号量的用法

操作系统通常将信号量区分为计数信号量与二进制信号量。计数信号量的值域不受限制（实际

上是一定范围内的自然数），而二进制信号量的值只能为或。有的系统，将二进制信号量称为互

01

斥锁，因为它们可以提供互斥。

可以使用二进制信号量来处理多进程的临界区问题。设个进程共享一个信号量，并初始

nmutex

化为。每个进程的结构如图所示。

l3.13

do{

wait(mutex);

//criticalsection

signal(mutex);

//remaindersection

}

图3.13使用信号量的互斥实现

而计数信号量则可以用来控制访问具有若干个实例的某种资源。该信号量初始化为可用资源的

数量。当每个进程需要使用资源时，需要对该信号量执行操作（减少信号量的计数）。当进程

wait()

释放资源时，需要对该信号量执行操作（增加信号量的计数）。当信号量的计数为时，所

signal()0

有资源都被使用。之后，需要使用该资源的进程将会阻塞，直到其计数大于。

0

还可以使用信号量来解决其他各种同步问题。例如，有两个并发进程：有语句而有语句