操作系統信號量

Question

我已經看了四周，似乎無法找到我的問題的答案。我一直試圖圍繞信號量和實際實現它們的地方。我知道信號量是一種操作系統功能，但也可以用於應用程序級別的程序。我的問題是，當操作系統（我認爲）應該處理訪問問題時，爲什麼需要在應用程序中使用信號量？

Answer 1

應用程序是一組進程，全部執行不同的代碼。

假設有2個進程 - 應用程序中的A和B. A和B想要以另一種方式訪問​​特定文件 - 「play.txt」。我的意思是A先訪問然後B然後A等等。

操作系統不知道這個執行順序。 OS只知道內核進程，這就是爲什麼必須由用戶來實現的原因。用戶將在他的程序中使用信號量，操作系統將讀取這些信號以瞭解有關這兩個進程的所有信息。

Answer 2

信號量是一個變量或抽象數據類型，用於控制多進程訪問併發系統（如多進程程序操作系統）中的公共資源。

思考信號量的一種有用方法是記錄特定資源的可用單元數量，以及安全操作（即，沒有race conditions），因爲單元需要或變得自由時調整該記錄，以及如有必要，請等到資源的某個單元可用。信號量是預防競爭條件的有用工具;

Courtesy

Answer 3

旗語是通過其用於處理同步的OS提供的數據類型。
信號量有兩個原子操作（原子意味着要麼完全執行，要麼根本不執行）wait和signal.during這兩個操作上下文切換不會發生，因爲它們是原子的。
程序員必須執行這些操作，以便OS在某些重要操作期間不會切換上下文。 舉例讀寫器問題。

注：操作系統非常複雜，操作系統的概念讓我們對操作系統的工作有了一個想法。但是目前的系統工作可能與每十年一樣，操作系統和硬件方面的計算機系統升級.OS實現各種概念以保持運行並提供更好的CPU利用率。

Answer 4

sempahore用於保護對兩個獨立運行的線程或進程之間共享的數據結構的訪問。您可能會遇到信號量描述中使用的短語「關鍵區域」;忽略它。你不用信號保護代碼，你保護共享的數據結構。

假設你有這些變量：

int savings; 
int house_payment; 

，你想從儲蓄桶還可以將一些資金投入到house_payment桶。在發生這種情況時，另一個流程需要知道您的銀行餘額和貸款餘額。

流程A採取付款，從儲蓄減去價值。 過程A然後將該值添加到house_payment存儲桶。

現在假設流程B需要檢查負載平衡和您的儲蓄餘額。由於流程並未同步，因此流程B會在流程A從您的儲蓄中清除資金時查看這些值，但是流程A可以將付款添加到您的house_payment之前。

就流程B而言，儲蓄桶的資金太少，而house_payment桶的資源不足。您的房屋付款資金在途中丟失。如果過程B再次看起來，神奇的是，失蹤的錢出現在house_payment桶中。

爲了防止該窗口，使用信號量。流程A在轉移資金的同時佔用信號量，並在資金被置入house_payment存儲桶後釋放信號量。

進程B在訪問存儲和house_payment存儲區之前獲取信號量，並在完成時釋放信號量。

通過信號量守護訪問共享數據，兩個進程都不會看到由於在傳輸過程中檢查桶而導致的不一致狀態。

現在，操作系統不知道何時應用信號量守衛。這是應用程序必須管理的內容。

Answer 5

是的，操作系統應該考慮訪問問題和信號量只是幫助它做到這一點。 嘗試以這種方式瞭解它： 有一個鐵路，有4列火車（說，火車A，B，C，D）等待訪問鐵路。現在，條件是，在給定的情況下，只有一列火車可以訪問它。所以，車站大師所做的是給列車的每個司機一個燈泡。如果火車的燈泡（比如A列）開着，那就意味着列車A有權使用鐵路。當A正在使用道路時，列車B，C，D將等待（在等待隊列中）並關閉其燈泡。 協議是，一旦列車A使用道路完成，它關閉它的燈泡，並在隊列中的下一列火車（比如說火車B），打開燈泡並使用道路。這一直持續到隊列中的所有列車都有機會。

的燈泡是在這種情況下，信號量，所述火車的過程/工作 s，並且鐵路是臨界段（共享資源）。