linux的pv原语

信号量 PV原语

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原语操作系统或计算机网络用语范畴。是由若干条指令组成的，用于完成一定功能的一个过程。primitive or atomic action 是由若干个机器指令构成的完成某种特定功能的一段程序，具有不可分割性·即原语的执行必须是连续的，在执行过程中不允许被中断。

1介绍
2分类
3组成及功能
4PV原语2种形式
折叠编辑本段介绍
操作系统用语范畴。

是由若干条指令组成的，用于完成一定功能的一个过程。

primitive or atomic action 是由若干个机器指令构成的完成某种特定功能的一段程序，具有不可分割性.即原语的执行必须是连续的，在执行过程中不允许被中断

折叠编辑本段分类
计算机网络中也有"原语"一词，它与操作系统的"原语"概念不同。服务原语是指协议中的下层协议通过接口为上层协议提供某种服务而发送的原语操作。

原语分为四类:请求(Req)型原语，用于高层向低层请求某种业务;证实(Cfm)型原语，用于提供业务的层证实某个动作已经完成;指示(Ind)型原语，用于提供业务的层向高层报告一个与特定业务相关的动作;响应(Res)型原语，用于应答，表示来自高层的指示原语已收到。

折叠编辑本段组成及功能
原语通常由若干条指令组成，用来实现某个特定的操作。通过一段不可分割的或不可中断的程序实现其功能。原语是操作系统的核心，它不是由进程而是由一组程序模块所组成，是操作系统的一个组成部分，它必须在管态(一种机器状态，管态下执行的程序可以执行特权和非特权两类指令，通常把它定义为操作系统的状态)下执行，并且常驻内存，而个别系统有一部分不在管态下运行。原语和广义指令都可以被进程所调用，两者的差别在于原语有不可中断性，它是通过在执行过程中关闭中断实现的，且一般由系统进程调用。许多广义指令的功能都可用目态(一种机器状态，通常把它作为用户程序执行时的状态)下运行的系统进程完成，而不一定要在管态下完成，例如文件的建立、打开、关闭、删除等广义指令，都是借助中断进入管态程序，然后转交给相应的进程，最终由进程实现其功能。引进原语的主要目的是为了实现进程的通信和控制。

折叠编辑本段PV原语2种形式
PV原语通过操作信号量来处理进程间的同步与互斥的问题。其核心就是一段不可分割不可中断的程序。信号量的概念1965年由著名的荷兰计算机科学家Dijkstra提出，其基本思路是用一种新的变量类型(semaphore)来记录当前可用资源的数量。

semaphore有两种实现方式:

semaphore的取值必须大于或等于0。0表示当前已没有空闲资源，而正数表示当前空闲资源的数量;
semaphore的取值可正可负，负数的绝对值表示正在等待进入临界区的进程个数。

信号量是由操作系统来维护的，用户进程只能通过初始化和两个标准原语(P、V原语)来访问。初始化可指定一个非负整数，即空闲资源总数。

折叠P原语
P是荷兰语Passeren(通过)的首字母。为阻塞原语，负责把当前进程由运行状态转换为阻塞状态，直到另外一个进程唤醒它。操作为:申请一个空闲资源(把信号量减1)，若成功，则退出;若失败，则该进程被阻塞;

折叠V原语
V是荷兰语Verhogen(增加)的首字母。为唤醒原语，负责把一个被阻塞的进程唤醒，它有一个参数表，存放着等待被唤醒的进程信息。操作为:释放一个被占用的资源(把信号量加1)，如果发现有被阻塞的进程，则选择一个唤醒之。

P原语操作的动作是:

(1)sem减1;

(2)若sem减1后仍大于或等于零，则P原语返回，该进程继续执行;

(3)若sem减1后小于零，则该进程被阻塞后进入与该信号相对应的队列中，然后转进程调度。

V原语操作的动作是:

(1)sem加1;

(2)若相加结果大于零，则V原语停止执行，该进程返回调用处，继续执行;

(3)若相加结果小于或等于零，则从该信号的等待队列中唤醒一等待进程，然后再返回原进程继续执行或转进程调度。

PV操作对于每一个进程来说，都只能进行一次，而且必须成对使用。在PV原语执行期间不允许有中断的发生。

具体PV原语对信号量的操作可以分为三种情况:

把信号量视为一个加锁标志位，实现对一个共享变量的互斥访问。

实现过程:

P(mutex); // mutex的初始值为1 访问该共享数据; V(mutex); 非临界区;

把信号量视为是某种类型的共享资源的剩余个数，实现对一类共享资源的访问。

实现过程:

P(resource); // resource的初始值为该资源的个数N 使用该资源; V(resource); 非临界区;

把信号量作为进程间的同步工具

实现过程:

临界区C1; P(S); V(S); 临界区C2;

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