信号量机制
用户进程可以通过使用操作系统提供的一对原语来对信号量进行操作，从而很方便的实现了进程互斥、进程同步。
信号量其实就是一个变量（可以是一个整数，也可以是更复杂的记录型变量)，可以用一个信号量来表示系统中某种资源的数量，比如:系统中只有一台打印机，就可以设置一个初值为1的信号量。
原语是一种特殊的程序段，其执行只能一气呵成，不可被中断。
原语是由关中断/开中断指令实现的。
软件解决方案的主要问题是由“进入区的各种操作无法一气呵成”，因此如果能把进入区、退出区的操作都用“原语”实现，使这些操作能“一气呵成”就能避免问题。
一对原语:
wait(S)原语和signal(S)原语，可以把原语理解为我们自己写的函数，函数名分别为wait和signal，括号里的信号量s其实就是函数调用时传入的一个参数。
wait、signal原语常简称为P、v操作（来自荷兰语proberen和verhogen)。因此，做题的时候常把wait(S)、signal(S)两个操作分别写为P(S)、v(S)
整型信号量
用一个整数型的变量作为信号量，用来表示系统中某种资源的数量。
与普通整数变量的区别:对信号量的操作只有三种,即初始化、P操作、V操作
记录型信号量
整型信号量的缺陷是存在“忙等”问题，因此人们又提出了“记录型信号量”，即用记录型数据结构表示的信号量。
记录型信号量对比整型信号量的区别就在于会有一个阻塞队列, 避免出现空转忙等的现象
题目中 wait(S)、signal(S)也可以记为P(S)、v(S),这对原语可用于实现系统资源的“申请”和“释放”。S.value 的初值表示系统中某种资源的数目。
对信号量s的一次Р操作意味着进程请求一个单位的该类资源，因此需要执行S.value–，表示资源数减1
当S.value <0时表示该类资源已分配完毕，因此进程应调用block原语进行自我阻塞（当前运行的进程从运行态>阻塞态），主动放弃处理机，并插入该类资源的等待队列s.L中。可见，该机制遵循了“让权等待”原则，不会出现“忙等”现象。
对信号量s的一次v操作意味着进程释放一个单位的该类资源，因此需要执行S.value++，表示资源数加1，若加1后仍是S.value <=0，表示依然有进程在等待该类资源，因此应调用wakeup 原语唤醒等待队列中的第一个进程（被唤醒进程从阻塞态→就绪态）。
总结
信号量机制实现进程互斥
1.分析并发进程的关键活动，划定临界区（如:对临界资源打印机的访问就应放在临界区)
2.设置互斥信号量mutex，初值为1
3.在临界区之前执行P(mutex)
4.在临界区之后执行v(mutex)
信号量机制实现进程同步
用信号量实现进程同步:
1．分析什么地方需要实现“同步关系”，即必须保证“一前一后”执行的两个操作（或两句代码)
2.设置同步信号量s,初始为0
3．在“前操作”之后执行v(s)
4．在“后操作”之前执行P(S)
若先执行到v(S)操作，则S++后S=1。之后当执行到P(S)操作时，由于S=1，表示有可用资源，会执行S–，s的值变回0，P2进程不会执行block原语，而是继续往下执行代码4。
若先执行到P(S)操作，由于S=o，S–后S=-1，表示此时没有可用资源，因此P操作中会执行block原语，主动请求阻塞。之后当执行完代码2，继而执行v(S)操作，S++，使s变回o，由于此时有进程在该信号量对应的阻塞队列中，因此会在v操作中执行wakeup原语，唤醒P2进程。这样P2就可以继续执行代码4了
解决吸烟者问题
假设一个系统有三个抽烟者进程和一个供应者进程。每个抽烟者不停地卷烟并抽掉它，但是要卷起并抽掉一支烟，抽烟者需要有三种材料:烟草、纸和胶水。三个抽烟者中，第一个拥有烟草、第二个拥有纸、第三个拥有胶水。供应者进程无限地提供三种材料，供应者每次将两种材料放桌子上，拥有剩下那种材料的抽烟者卷一根烟并抽掉它，并给供应者进程一个信号告诉完成了，供应者就会放另外两种材料再桌上，这个过程一直重复(让三个抽烟者轮流地抽烟)
本质上这题也属于“生产者-消费者”问题，更详细的说应该是“可生产多种产品的单生产者-多消费者”。
1．关系分析。找出题目中描述的各个进程，分析它们之间的同步、互斥关系。
2．整理思路。根据各进程的操作流程确定P、V操作的大致顺序
3．设置信号量。设置需要的信号量，并根据题目条件确定信号量初值。(互斥信号量初值一般为1，同步信号量的初始值要看对应资源的初始值是多少)
组合一:纸+胶水
组合二:烟草+胶水
组合三:烟草+纸
同步关系（从事件的角度来分析）:
桌上有组合一→第一个抽烟者取走东西
桌上有组合二→第二个抽烟者取走东西
桌上有组合三→第三个抽烟者取走东西
发出完成信号→供应者将下一个组合放到桌上
PV操作顺序:“前v后P”
解决
吸烟者问题可以为我们解决“可以生产多个产品的单生产者”问题提供一个思路。
值得吸取的精华是:“轮流让各个吸烟者吸烟”必然需要“轮流的在桌上放上组合一、二、三”，注意体会我们是如何用一个整型变量i实现这个“轮流”过程的。
哲学家进餐问题
一张圆桌上坐着5名哲学家，每两个哲学家之间的桌上摆一根筷子，桌子的中间是一碗米饭。哲学家们倾注毕生的精力用于思考和进餐，哲学家在思考时，并不影响他人。只有当哲学家饥饿时，才试图拿起左、右两根筷子（一根一根地拿起)。如果筷子已在他人手上，则需等待。饥饿的哲学家只有同时拿起两根筷子才可以开始进餐，当进餐完毕后，放下筷子继续思考。
1.关系分析。系统中有5个哲学家进程，5位哲学
家与左右邻居对其中间筷子的访问是互斥关系。2.整理思路。这个问题中只有互斥关系，但与之前
遇到的问题不同的事，每个哲学家进程需要同时持有两个临界资源才能开始吃饭。如何避免临界资源分配不当造成的死锁现象，是哲学家问题的精髓。
3．信号量设置。定义互斥信号量数组
chopstick[5]={1,1,1,1,1}用于实现对5个筷子的互斥访问。并对哲学家按0~4编号，哲学家i左边的筷子编号为i，右边的筷子编号为( i+1)%5。
为了避免出现死锁我们使用信号量实现时必须保证以为哲学家拿左边筷子和右边筷子是一件互斥的事情
更准确的说法应该是:各哲学家拿筷子这件事必须互斥的执行。这就保证了即使一个哲学家在拿筷子拿到一半时被阻塞，也不会有别的哲学家会继续尝试拿筷子。这样的话，当前正在吃饭的哲学家放下筷子后，被阻塞的哲学家就可以获得等待的筷子了。
semaphore chopstick[5]={1,1,1,1,1};
semaphore mutex = 1;
//互斥地取筷子
Pi () {
//i号哲学家的进程
while(1){
P (mutex);
P(chopstick[i]); //拿左
P (chopstick [ (i+1)%5] );//拿右
v (mutex);
吃饭…
v (chopstick[i]); //放左
v (chopstick[ (i+1) %5]); //放右
思考…
}
}