操作系统-PV操作

在多道程序环境下，进程是并发执行的，不同进程之间存在着不同的相互制约的关系。协调进程之间的相互制约的关系，即为进程同步。

信号量机制可用来解决互斥与同步的问题，P,V操作与信号量的处理有关，P表示申请，V表示释放。在操作系统中，P，V操作是一种低级进程通信原语，原语是指完成某种功能且不被分割不被中断执行的操作序列。

P,V操作

定义

• P(S)：S=S-1
  如果S大于等于0，则该进程继续执行，如果S小于0，则该进程阻塞，并放入等待队列中
• V(S)：S=S+1
  如果S大于0，则该进程继续执行，如果S小于等于0，则唤醒等待队列中的一个进程
  （这里判断S是否大于0都是在执行PV操作之前判断，即先判断再加1或减1）

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使用P，V操作实现进程同步

设S为实现进程P1,P2同步的公共信号量，初值为0。进程P2中的语句要使用进程P1中语句x的运行结果，所以只有当语句x执行完成之后语句y才能执行。其实现进程同步的算法如下：

semaphore S=0;  //初始化信号量P1(){    ...    x;          //语句x    V(S);       //告诉进程P2，语句x已经完成，S++    ...}P2(){    ...    P(S);       //检查语句x是否运行完成，S--    y;          //检查无误，运行y语句    ...}

若P2先执行到P(S)时，S为0，执行P操作会使进程P2阻塞，并放入等待队列中，当进程P1执行V(S)操作后，再把P2从阻塞队列放入就绪队列，等待处理机调度执行。

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使用P，V操作实现进程互斥

设S为实现进程P1,P2互斥的信号量，由于每次只允许一个进程进入临界区，所以S的初值为1（即可用资源为1）。只需把临界区置于P(S)和V(S)之间，即可实现进程对临界资源的互斥访问。其实现进程互斥的算法如下：

semaphore S=0;  //初始化信号量P1(){    ...    P(S);       //请求访问临界资源，S--    进程P1的临界区;    V(S);       //访问结束，S++    ...}P2(){    ...    P(S);      //请求访问临界资源，S--    进程P2的临界区;    V(S);      //访问结束，S++    ...}

当没有进程再临界区时，任意一个进程要进入临界区会执行P操作，把S的值减为0，然后进入临界区，而当有进程存在于临界区时，S的值为0，再有进程请求进入临界区时，执行P操作会被阻塞，进入等待队列，直到有进程退出临界区，这样便实现了进程的互斥。（临界区是指进程用于访问临界资源的那段代码）