进程同步和信号量
进程的同步
进程合作：多进程完成同一个任务
实例1：
司机 售票员
while)true){ while)true){
等待 启动车辆; 关门; 发送信号
正常运行； 售票;
到站停车；发送信号 等待 开门;
} }
两个进程如何实现同步合作？ 通过信号
实例2：文档打印
问题：如果进程之间完全不知道对方的存在，会产生怎样的错误？联系实际
实际上的例子：生产者-消费者实例
共享数据
这些都是用户态
生产者进程
while(true){
while(counter == BUFFER_SIZE)
; //阻塞 缓冲区满，生产者停
buffer[in] = item;
in = (in+1)%BUFFER_SIZE;
counter++; //发信号让消费者走
}
消费者进程
while(true){
while(counter == 0)
; //阻塞 缓冲区空，消费者停
item=buffer[out];
out = (out-1)%BUFFER_SIZE;
counter--; //发信号让生产者走
}
等待是进程同步的核心
什么是进程同步？什么地方停，什么地方走？
进程同步 事实上就是让进城走走停停，来保证多进程合作的合理有序
只发信号还不能解决全部问题
1.缓冲区满以后生产者P1生产一个item放入，会sleep
2.有一个生产者P2生产一个item放入，会sleep
3.消费者C执行1次循环，counter == BUFFER_SIZE - 1, 发信号给P1， P1 wake up。
4.消费者C再执行1次循环，counter == BUFFER_SIZE - 2，P2不能被唤醒。
counter无法区分有多少生产者进程，不仅需要唤醒进程(发送信号)，还需要一个量用来记录睡眠进程的数量，来决定是否要发信号。
这就引出了信号量。
从信号到信号量
不只是等待信号，发信号？ 对应睡眠和唤醒
还能记录一些信息
-
能记录有2个进程等待就可以了 可以使用优先队列或者是栈来存储
-
1.缓冲区满，P1执行，P1 sleep，记录下一个进程等待 sem = -1
-
2.P2执行，P2sleep，记录下两个进程等待 sem = -2
-
3.C执行1次循环，发现两个进程等待，wakeup一个 wakeup P1 sem=-1
-
C再执行1次循环，发现一个进程等待，wakeup一个 wakeup P2 sem=0
-
C再执行1次循环4，发现没有进程等待，sem = 1
-
P3执行
总结：
什么时候减一？
当有一个进程sleep,信号量-1
什么时候加一？
当发现信号量是负的，信号量+1，并且发信号wakeup; 如果发现信号量是正的，那么不发信号，累加信号量。
问题：一种资源的数量是8，这个资源对应的信号量的当前值是2，说明():
资源的数量是8，说明初始的sem是8，当前的信号量变为2，说明没有进程在等待等待这个资源。
什么是信号量？信号量的定义
信号量：1965年，由荷兰学者Dijkstra提出的一种特殊变量，量用来记录，信号用来sleep和wakeup
struct semaphore
{
int value; //记录资料个数
PCB *queue; //记录等待在该信号量上的进程
}
P(semaphore s); //消费资源
V(semphore s); //产生资源
P(semphore s)
{
s.value--;
if(s.value < 0){
sleep(s.queue);
}
}
问：V(s)的代码？
V(semphore s){
s.value++;
if(s.value <= 0){
wakeup(s.queue);
}
}
Producer(item){
P(empty);
P(mutex);
读入in;将item写入到in的位置上;
V(mutex);
V(full);
}
Constumer() {
P(full);
P(mutex);
读入out;从文件out位置读出到item;打印item;
V(mutex);
V(empty);
}
用信号量解决生产者-消费者问题
int fd = open("buffer.txt");
write(fd, 0, sizeof(int)); //写in
write(fd, 0, sizeof(int)); //写out
semaphore full = 0;
semaphore empty = BUFFER_SIZE;
semaphore mutex = 1;
如何理解用信号量的生产者消费者代码？
full用来判断是否为空，empty用来判断是否为满。通过P和V来睡眠和唤醒进程，并释放信号量。
如何实现互斥访问？
当进入缓冲区时，将mutex的值变为0，用完之后在释放。
