【操作系统概论】——PV操作

系统管理员 2022-08-21 10:48 267阅读 0赞

第一次在自学考试的过程中接触到PV操作，关于这部分的有些模糊，所以尝试着总结一下。

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# **基本概念** #

PV操作主要涉及到临界区，信号量，P操作，V操作，进程的同步与互斥这些概念。  
**临界区**：并发进程中与共享变量有关的程序段。

> **注意**：**并发进程**，当两个进程可能同时需要一个资源的时候，在临界区就容易发生问题。临界区就涉及到了程序的同步与互斥的问题了。

**信号量**是最早用于解决进程同步和互斥的问题的机制。  
　　**信号量（Saphore）**:一个值和一个指针组成，指针指向等待该信号量的进程。信号量的值表示相应资源的使用情况。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资源，因此S的值减1；当S<0时，表示已经没有可用资源，S的绝对值表示当前等待该资源的进程数。请求者必须等待其他进程释放该类资源，才能继续运行。而执行一个V操作意味着释放一个资源，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。  
　　**P操作P（s）**：将信号量S减去1，若结果小于0，则把调用P（s）的进程置成等待信号量S的状态。  
　　**V操作V（s）**:将信号量S加1，若结果不大于0，则释放一个等待信号量S的进程。  
　　**原语**：两种操作是不可分割的整体，即：两种操作要么都执行，要么都不执行。和数据库中事务的四个原则之一原子性一样。

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# **个人理解** #

> **P操作**可以简单理解为去占用资源，每当使用一个，资源数（信号量S）就减少一个，一直到资源数小于0了，没有办法再去使用了，所以P操作占用过程必须停止等待资源的释放。  
> **S操作**可以简单理解为解除占用，当资源不再被占用的时候就回收，资源数（信号量S）就增加一个，这个时候有资源可以利用，P操作就可以继续工作了（释放等待资源的进程）。

# **图+案例** #

![这里写图片描述][20160427114020083]  
　　这个案例来源于食堂的就餐环节，根据我们的餐具占用情况，使用餐具就是P操作，而餐具回收处就是V操作，其实在食堂中这两个过程也是不可分割的。  
　　无论是使用者还是清洗者两者的关注点都在餐具上，用空闲的餐具，用餐者可以继续使用，没有餐具的时候，用餐者等待餐具，而清洗者在需要清洗使用过的餐盘以供使用。

# **PV操作的优点** #

> 　　起到的作用就是**解耦合**，使用清洗的过程并本应该是一体的，两个都去观察餐具的使用情况，两者是一个相互锁定的过程，使用绑定清洗，只要存在使用就必须去清洗，用现实中的例子，例如清洗者暂时有事无法工作，餐厅就无法继续营业了。而使用PV操作，两个都是针对餐具的数量，只需根据餐具的数量去工作就行了，不需要因为对方的变化而去改变自己的状态。而我们送餐盘到清洗处的问题就是通知清洗者了。所以PV操作的过程存在通知过程，但并没有添加耦合的过程了。生活就是这么神奇。

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# **总结** #

PV操作的作用就是解耦合，降低程序的复杂性。个人感觉最重要就是两种操作的不可分性。关于PV操作这些仅仅是基础知识，而且只是停留于理论阶段，去学习这些东西的目的希望可以用到编程的过程，以提高程序的性能，做出好质量的产品。

[20160427114020083]: /images/20220724/d407986a12dc49048e360ba7304a272e.png