进程同步的信号量答案

【问题标题】：Semaphores for process synchronization进程同步的信号量
【发布时间】：2011-06-13 09:32:08
【问题描述】：

我对信号量的理解还不够透彻。每次我冒险去理解它们，就会弹出一些我不理解的东西。

这是我此刻的问题：

我在“操作系统概念”中读到："*信号量 S 是一个整数变量，除了初始化之外，它只能通过两个标准原子操作访问：wait() 和 signal() ."*

原子在这里是什么意思？是不是意味着这个操作会一次性执行？

但是这本书接着给出了一个 wait() 的示例实现：

wait(S) {
while S <= 0
; // no-op
S--;
}

其中有一个 while 循环（这取决于其他进程），它怎么能一次运行（即没有任何其他进程执行发出信号，这将打破 while 循环）

请解释，

【问题讨论】：

标签： synchronization operating-system kernel semaphore interrupt

【解决方案1】：

wait 的示例代码只是说明性的，不太可能以这种方式实现。如果计数器不大于零，大多数操作系统会暂停尝试获取信号量的线程。

但是，从技术上讲，该示例可以运行。如果 S 被标记为 volatile，则 wait() 将看到任何其他进程或线程的更改。 wait() 将在一个紧密的循环中旋转，直到满足条件并且会占用 CPU，但它会工作。请注意，这种 CPU 咀嚼是操作系统在无法满足条件时暂停调用线程的原因。您需要以原子方式进行测试和递减，这通常通过使用 OS 原子函数来完成，例如 Windows 上的 InterlockedCompareExchange。

【讨论】：

你说如果 S 被标记为 volatile，那么 wait() 会看到任何其他进程或线程的更改。但我不明白，如果等待是原子的，它会将 CPU 留给自己，那么其他进程根本没有机会修改 S
从调用者的角度来看它是原子的，它取决于 wait() 的实现来决定如何最好地工作。重要的是，当有人调用 wait() 时，它具有可观察到的原子行为。
感谢从调用者的角度指出。此外，我了解到内核会使用锁定技术（例如自旋锁）来确保 wait() 和 signal() 以原子方式执行，即没有两个进程可以同时在同一个信号量上执行 wait 和 signal。

【解决方案2】：

是说这个操作会一次性执行吗？

基本上，是的。

这个例子不是一个实际的实现，（我希望！），只是一个 C 风格的功能表示。实际实现是特定于操作系统/CPU 的，因为需要内核/硬件支持来消除忙等待并确保在多核处理器上正确运行。

Rgds, 马丁

【讨论】：