使用二进制信号量实现通用信号量

Question

gen信号量使用二进制信号量实现：

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因此，我很难理解为什么我们需要输入信号量，我可以看到它是如何正确地工作，没有它。多个进程如何进入关键部分？在第一个进程进入后，它会等待(互斥)，这意味着没有其他人能够进入，而且还有其他进程等待信号(互斥)。

通用信号量可以允许多个进程进入关键区段区域，但我不知道在这段代码中是如何做到的。

Answer 1

看到问题图像后，输入信号量的目的是只允许单个进程/线程等待锁定，如果不使用它，其他进程将进入等待队列。

为什么我们需要入口信号量

• 入口信号量不使用任何值初始化，如果它是全局声明的，那么它将被初始化为0。因此，如果条目信号量为0，等待(条目)将只允许单个进程进入，因为wait()功能检查条目值是否小于零，然后进程将进入等待队列。

多进程如何进入关键部分？

• 一次只能有一个进程在关键部分--否则是什么关键部分？
• 关键区段是访问共享变量的代码段，必须作为原子操作执行。这意味着在一组协作过程中，在给定的时间点，只有一个进程必须执行其关键部分。如果任何其他进程也希望执行其关键部分，则必须等到第一个部分完成。

通用信号量可以允许多个进程进入关键部分区域，但我不知道这是如何在这段代码中完成的.

如果允许多个进程对希望修改共享数据的关键部分进行处理，则更改关键部分的平均值，这是不对的。在处理结束时，您会得到错误的数据。

通用信号量可用于允许多个进程访问关键数据，如果进程只读取共享数据，则不要修改共享数据。

我有非常小的代码供您演示信号量是如何工作的，以及多个进程如何允许访问共享数据。你可以把它当作多个读者和一个作家。

semaphore mutex = 1;                 // Controls access to the reader count
semaphore db = 1;                    // Controls access to the database
int reader_count;                    // The number of reading processes accessing the data

Reader()
{
  while (TRUE) {                     // loop forever
     down(&mutex);                          // gain access to reader_count
     reader_count = reader_count + 1;       // increment the reader_count
     if (reader_count == 1)
         down(&db);                         // if this is the first process to read the database,
                                            // a down on db is executed to prevent access to the 
                                            // database by a writing process
     up(&mutex);                            // allow other processes to access reader_count
     read_db();                             // read the database
     down(&mutex);                          // gain access to reader_count
     reader_count = reader_count - 1;       // decrement reader_count
     if (reader_count == 0)
         up(&db);                           // if there are no more processes reading from the 
                                            // database, allow writing process to access the data
     up(&mutex);                            // allow other processes to access reader_countuse_data();
                                            // use the data read from the database (non-critical)
}

Writer()
{
  while (TRUE) {                     // loop forever
     create_data();                         // create data to enter into database (non-critical)
     down(&db);                             // gain access to the database
     write_db();                            // write information to the database
     up(&db);                               // release exclusive access to the database
}

Answer 2

多个进程如何进入关键部分？在第一个进程进入之后，它会等待(互斥)，这意味着没有其他人可以进入…。通用信号量可以允许多个进程进入临界区段区域。

这里提到一个关键部分是有点遗憾的，因为https://en.wikipedia.org/wiki/Critical_section通常被理解为一个程序的部分，不能一次执行多个进程。您实际上的意思是，一个通用(计数)信号量可能允许多个进程共享(一个池)资源。您现在的实现确实能够做到这一点，因为:在第一个进程进入并等待(互斥)之后，它立即继续，因为mutex已经初始化为1。然后，如果递减的c不小于0，它会执行signal(mutex)，因此可以进入另一个进程。