對記錄型訊號量的理解

轉載自http://blog.chinaunix.net/uid-20740497-id-1879214.html
  記錄型訊號量：需要一個用於代表資源數目的整型變數value外，還應增加一個程式連結串列L，用於連結等待程式。兩個資料項可描述為：

type semaphore=record

                            value:integer;

                            L:list of process;

                            end

                            圖1

相應地，wait(S)和signal(S)操作可描述為：

procedure wait(S)

           var S:semaphore;

           begin

                 S.value:=S.value-1;

                 if S.value<0 then block(S,L)

           End

procedure signal(S)

           var S:semaphore;

           begin

                 S.value:=S.value+1;

                 if S.value≤0 then wakeup(S,L);

           end

在記錄型訊號量機制中，S.value的初值表示系統中某類資源的數目，因而又稱為資源訊號量，對它的每次wait操作，意味著程式請求一個單位的該資源，因此描述為S.value:=S.value-1;當S.value<0時，表示該類資源已分配完畢，因此程式應呼叫block原語，進行自我阻塞，放棄處理機，並插入到訊號量連結串列S.L中。可見，該機制遵循了“讓權等待”準則。此時S.value的絕對值表示在該訊號量連結串列中已阻塞程式的數目。對訊號量的每次signal操作，表示執行程式釋放一個單位資源，故S.value：=S.value+1操作表示資源數目加1.若加1後仍是S.value≤0,則表示在該訊號量連結串列中，仍有等待該資源的程式被阻塞，故還應該呼叫wakeup原語，將S.L連結串列中的第一個等待程式喚醒。如果S.value的初值為1，表示只允許一個程式訪問臨界資源，此時的訊號量轉化為互斥訊號量。

      以上內容摘之《計算機作業系統》，下面我談談對記錄型訊號量的認識：如上圖1，你看上去是不是很像我們學習過的C語言定義的資料結構，它就是因此而得名的。只不過它是pascal語言書寫的而已，那看下面兩個方框，一個是wait，另一個是signal，是不是很像我們學的C語言啊。每次wait操作就是給程式分配一個單位的資源，每次signal操作就是程式釋放一個單位資源。

      現在我們假設我的電腦有兩臺印表機，所以S.value的初值為2，表示系統印表機的數目，稱為資源訊號量。程式A請求列印，那麼系統對它執行一次wait操作，執行S.value:=S.value-1語句後S.value減1，S.value的值變為1,表示有一個資源空閒。執行if語句，S.value不小於0，結束。然後又來了一個程式B請求列印，系統對它又執行一次wait操作，執行S.value:=S.value-1語句後S.value減1，S.value的值變為0，表示沒有空閒的資源。執行if語句，S.value不小於0，結束。又來一個程式C請求列印，系統對它又執行一次wait操作，執行S.value:=S.value-1語句後S.value減1，S.value的值變為-1，表示有一個程式沒有得到印表機資源。執行if語句，S.value小於0，執行block(S,L)，進行自我阻塞，放棄處理機，並插入到訊號量連結串列S.L中。此時S.value的絕對值表示了在該訊號量連結串列中已阻塞程式的數目。所以這個時候阻塞的程式為一個，即是程式C。

      系統執行了一段時間後，A程式結束，在結束前執行了signal操作，當執行到S.value:=S.value+1語句時，S.value加1，即S.value變為0.然後執行 if 語句，S.value小於等於0，執行wakeup(S,L),從S.L連結串列中喚醒C程式。過了一會，B程式結束，同樣執行signal操作，S.value變為1，表示有一個資源空閒。緊接著C程式也結束了，S.value變為2。S.value最終等於初值，等待其他的程式進行資源請求。