资源互斥访问图例
同步机制应遵循的准则
（1）空闲让进 当无进程处于临界区时，应允许一个请求进入临界区的进程进入临界区；
（2）忙则等待 当已有进程进入临界区时，其他试图进入临界区的进程必须等待；
（3）有限等待 对要求访问临界资源的进程，应保证在有限时间内能进入自己的临界区，以免陷入“死等”状态；
（4）让权等待 当进程不能进入自己的临界区时，应立即释放处理机，以免进程陷入“忙等”。
信号量机制
（1）整型信号量
思想：定义一个整型变量S，除初始化外，仅能通过两个标准的原子操作wait(S)和signal(S)来访问。
wait(S): {while S≤0; /*do no-op*/
S--;
}
signal(S): {
S++;
}
理解：wait过程中，如果不满足则一直在询问，直到满足了才跳出循环，执行后续操作。执行过程中不可中断。不满足中“让权等待”规则。
（2）记录型信号量
思想：用整型变量value代表资源的数目。用进程链表L来链接等待访问临界资源的进程。
记录型信号量的定义：
typedef struct {
int value;
struct process_control_block *list;
}semphore;
wait(semaphare *S)
{
S->value--;
if (S->value<0) block(S->list);
}
signal(semphore *S)
{
S->value++;
if (S->value≤0) then wakeup(S->list);
}
注意：block wakeup 阻塞与唤醒原语
理解:将访问该资源的进程放进等待列表中，使用block原语主动放弃处理机的使用权，当有进程释放资源时，使用wakeup原语将列表中第一个等待的进程唤醒。
（3）AND型信号量
思想：将进程在整个运行过程中需要的所有资源，一次性全部地分配给进程，待进程使用完成后再一起释放。只要尚有一个资源未能分配给进程，其他所有可能为之分配的资源，也不分配给它。亦即，对若干个临界资源的分配，采取原子操作方式：要么全部分配给进程，要么一个也不分配。
AND型信号量的P、V操作
Swait(S1,S2,…,Sn)
{ while (TRUE)
{
if (S1≥1&&… &&Sn≥1){
for (i=1;i<=n;i++) Si--;
break;
}
else {将进程放入第一个Si<ti的等待队列中,并且将程序指针指向该进程的Swait操作开始处；
}
}
}
Ssginal(S1,S2,…,Sn)
{ while (TRUE){
for(i:=1;i<=n;i++){
Si++;
将与Si 相关的等待队列中的进程移到就绪队列
}
}
}
（4）信号量集
思想：若进程一次需要申请多类临界资源，则在进行临界资源分配时，先测试各类临界资源是否大于其下限值。若低于下限值，则不予分配。
信号量集的P、V操作
Swait(S1,t1,d1,…,Sn,tn,dn)
while (TRUE){
if (S1≥t1 && … && Sn≥tn )
for (i=1;i<=n;i++) Si:=Si-di;
break;
}
else { Place the executing process in the waiting queue of the first Si with Si<ti and set its program counter to the beginning of the Swait Operation.
}
}
}
Ssignal(Si,di,…,Sn,dn)
{ while (TRUE)
{
for (i=1;i<=n;i++) {
Si:=Si+di;
Remove all the process waiting in the queue associated with Si into the ready queue
}
}
}
四种信号量的比较
（1） 整型信号量：不满足“让权等待”
（2）记录型信号量：只可申请一类资源，该资源有n个，一次只可申请一个。将资源分光，多类资源时易产生死锁。
（3）AND型信号量：可申请n类资源，每类资源有m个，每次可申请每类资源中的一个。会将资源分光。
（4）信号量集：可申请n类资源，每类资源有m个，每次可申请每类资源中的多个。但低于下限时，不予分配
利用信号量实现前趋关系
方法：
（1）前趋图有几条边则初始几个信号量
（2）如果有边到达结点，则wait（）
（3）如果有边从结点出发则signal（）
事例：
P1() {S1;signal(a);signal(b);}
P2(){wait(a);S2;signal(c);signal(d);}
p3(){wait(c);S3;signal(e);}
P4(){wait(d);S4;signal(f);}
P5(){wait(b);S5;signal(g); }
P6(){wait(e);wait(f);wait(g);S6;}
Main(){
Semaphore a,b,c,d,e,f,g;
a.value=b.value=c.value=0;
d.value=e.value=0;
f.value=g.value=0;
cobegin
P1();p2();p3();p4();p5();p6();
coend}
进程同步问题
（1）生产者与消费者问题
Int in=0;out=0;
Item buffer[n];
Semaphore mutex=1,empty=n,full=0;
void procedure() {
do{
produce an item in nextp;
…
wait(empty);
wait(mutex);
buffer(in)=nextp;
in=(in+1%n;
signal(mutex);
signal(full);
}while(TRUE);
}
Void consumer(){
do{
wait(full);
wait(mutex);
nextc=buffer(out);
out=(out+1)%n;
signal(mutex);
signal(empty);
consumer the item in nextc;
…
}while (TRUE);
}
Void main() {
Cobegin
procedure();consumer();
coend;
}
理解：
（1）生产者：
（1）查看产品是否满，满了则等待消费者来拿不生产，不满继续判断
（2）看看是否有人在，有人在则不生产，等待出来
（3）生产过程
（4）退出操作室
（5）通知可以进来取商品了
（2）消费者
（1）查看产品是否为空 ，空了则等待生产者来生产。不为空则继续判断
（2）查看是否有人在，有人在则不取产品，等待出来
（3）取产品过程
（4）退出操作室
（5）通知可以进来生产了
（3）互斥信号量的PV操作在同一段程序中，资源信号量的PV操作分别处于不同程序中
（4）资源信号量与互斥信号量wait的顺序不能更改
若更改，可能引发进程死锁
更改后分析过程：
生产者
（1）判断是否有人在，没人进去
（2）判断是否满，满了，等待消费者来拿
消费者
（1）判断是否有人，--- 有人 --- 等待
生产者不出去消费者没法进来，消费者不拿走产品，生产者无法生产，无法生产无法出去，无法出去消费者无法进来。
死锁