记录型信号量

以你之姓@ 2023-07-12 03:53 26阅读 0赞

在整型信号量中，如果某个进程一直等待，不妨把这个进程放入阻塞队列，为CPU腾出空间，当该进程条件满足再将其从阻塞队列中拿出。因此记录资源的类型发生了变化：

typedef struct{
        int value;
        struct process_control_block * list;
    } semaphore;

value表示资源数量，list表示该类资源的阻塞队列。wait和signal也发生了变化：

wait(semaphore *S)
    {
        S->value--;
        if (S->value<0) 
            block(S->list);
    }
    
    signal(semaphore *S)
    {
        S->value++;
        if (S->value<=0) 
            wakeup(S->list);
    }

整体的互斥模式结构不变：

semaphore  mutex = 1;
            begin
            parbegin
                process 1: begin
                               repeat
                                   wait(mutex);
                                   critical section
                                   signal(mutex);
                                   remainder section
                               until false;
                           end
                process 2: begin
                               repeat
                                   wait(mutex);
                                   critical section
                                   signal(mutex);
                                   remainder section
                                until false; 
                           end
            parend  
            end

改变后的代码需要重新梳理逻辑，假设现在mutex=1，P1执行wait操作，value--表示资源使用，当前资源mutex=0，那么接下来的判断value<0不成立，不需要将进程放入阻塞队列。与此同时P2也执行了wait操作，value--，那么mutex=-1表示资源不足，if判断通过，P2被放入阻塞队列。

P1执行完临界区代码执行signal操作，value++表示资源回收，当前mutex=0，满足if条件，从阻塞队列中拿出进程P2。接下来P2进程由于已经执行了wait操作开始继续执行临界区代码，然后signal操作回收资源，最后mutex=1。

细心观察可以发现一个规律：信号量value>0，value表示可用资源的数量；value<0，value表示因该类资源阻塞的进程数量。

这里两个if判断容易混淆，记不清哪个有等于号，其实这只是一个逻辑，wait和signal操作还可以这样写：

wait(semaphore *S)
    {    
        if (S->value<=0) 
            block(S->list);
        S->value--;
    }
    
    signal(semaphore *S)
    {    
        if (S->value<0) 
            wakeup(S->list);
        S->value++;
    }

先判断，那么等于号就在wait这里；后判断，等于号就在signal那里。

记录型信号量也是有缺点的，比如现在的情景是两个进程A和B，共享数据D和E，为其分别设置互斥信号量Dmutex和Emutex，初值均为1。使用记录型信号量要保证wait和signal成对出现使用，于是代码如下：

Process  A：
        wait(Dmutex);
        wait(Emutex);
            // 使用D、E
        Signal(Dmutex)
        Signal(Emutex)
    
    Process  B：
        wait(Emutex);
        wait(Dmutex);
           // 使用D、E
        Signal(Dmutex)
        Signal(Emutex)

假如进程A执行wait(Dmutex)操作，Dmutex--；同时进程B执行wait(Emutex)操作，Emutex--；那么A进程再执行wait(Emutex)操作时就会使进程A进入阻塞状态；同样的，B进程接下来执行wait(Dmutex)操作也会让进程B进入阻塞队列。两个进程都进入阻塞队列，就成了死锁现象。所以共享的资源越多，死锁的可能性越大。

为了解决记录型信号量中的死锁问题，出现了AND型信号量。

传送门：[AND型信号量][AND]

[AND]: https://blog.csdn.net/weixin_43237362/article/details/104712647