linux操作系统pv操作

PV操作（也称为信号量操作）是Linux操作系统中用于进程同步的一种机制。PV操作由P操作（等待操作）和V操作（发送信号操作）组成，它们是基于信号量（semaphore）这一同步原语实现的。

基础概念

信号量（Semaphore）：

是一种计数器，用于控制多个进程对共享资源的访问。
可以用来保证进程互斥地访问临界资源，或者实现进程间的同步。

P操作（等待操作）：

进程尝试获取信号量的值，如果信号量的值大于零，则将其减一，并继续执行。
如果信号量的值为零，则进程被阻塞，直到信号量的值变为正数。

V操作（发送信号操作）：

进程释放信号量，将其值加一。
如果有进程因等待该信号量而被阻塞，则唤醒其中一个进程。

优势

简单有效：PV操作提供了一种简单的方式来处理进程间的同步和互斥问题。
广泛适用：适用于各种需要同步的场景，如生产者-消费者问题、读者-写者问题等。

类型

二进制信号量：信号量的值只能是0或1，常用于实现互斥。
计数信号量：信号量的值可以是任意非负整数，用于控制对一组资源的访问。

应用场景

生产者-消费者问题：确保生产者和消费者进程之间的正确协作。
读者-写者问题：控制多个读者和写者对共享资源的访问。
哲学家就餐问题：解决多个进程对有限资源的竞争问题。

示例代码

以下是一个简单的生产者-消费者问题的PV操作示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>

#define BUFFER_SIZE 10

int buffer[BUFFER_SIZE];
int in = 0;
int out = 0;

sem_t empty;
sem_t full;
pthread_mutex_t mutex;

void* producer(void* arg) {
    int item, i;
    for (i = 0; i < 20; i++) {
        item = i;
        sem_wait(&empty);
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        buffer[in] = item;
        in = (in + 1) % BUFFER_SIZE;
        printf("Producer produced item %d\n", item);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sem_post(&full);
    }
    return NULL;
}

void* consumer(void* arg) {
    int item, i;
    for (i = 0; i < 20; i++) {
        sem_wait(&full);
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        item = buffer[out];
        out = (out + 1) % BUFFER_SIZE;
        printf("Consumer consumed item %d\n", item);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sem_post(&empty);
    }
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t producer_thread, consumer_thread;

    sem_init(&empty, 0, BUFFER_SIZE);
    sem_init(&full, 0, 0);
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);

    pthread_create(&producer_thread, NULL, producer, NULL);
    pthread_create(&consumer_thread, NULL, consumer, NULL);

    pthread_join(producer_thread, NULL);
    pthread_join(consumer_thread, NULL);

    sem_destroy(&empty);
    sem_destroy(&full);
    pthread_mutex_destroy(&mutex);

    return 0;
}