
【计】 global semaphore
communal; for public use; public
【计】 sharing
semaphore; signal
【计】 semaphore; signal
【化】 sign; signal
【医】 signal
【经】 call letter; signal
capacity; estimate; measure; mete; quantity; quantum
【医】 amount; dose; dosis; measure; quanta; quantity; quantum
【经】 volume
在计算机操作系统中,公用信号量(Public Semaphore)是一种用于多进程间资源共享与同步的机制。该概念由荷兰计算机科学家Edsger Dijkstra于1965年提出,属于操作系统理论中的经典同步原语(Synchronization Primitive)。
根据《操作系统概念》(Silberschatz著)第9版的定义,公用信号量区别于私有信号量的核心特征在于其跨进程可见性。当多个独立进程需要访问共享资源(如打印机、磁盘阵列或数据库连接池)时,操作系统通过维护一个整型计数器实现互斥访问,该计数器通过两个原子操作wait(P操作)和signal(V操作)进行管理。
其数学表达采用Dijkstra原始公式: $$ text{wait}(S): text{ while } S leq 0 text{ do no-op; } S := S - 1; $$ $$ text{signal}(S): S := S + 1; $$ 其中S代表信号量初始值,该值通常设置为共享资源的可用实例数量。当进程请求资源时执行P操作,释放时执行V操作,这种设计能有效避免竞态条件(Race Condition)。
根据IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems期刊研究,现代操作系统如Linux通过内核对象实现公用信号量,其控制结构包含访问计数待队列和所属命名空间等信息。这种实现方式允许不同进程通过相同标识符访问信号量,例如POSIX标准中的sem_open系统调用。
公用信号量是操作系统和并发编程中的核心同步机制,主要用于协调多进程/线程对共享资源的访问。其核心概念和机制如下:
定义与作用 公用信号量(Public Semaphore)是由操作系统内核维护的整型变量,通过原子操作实现进程间同步。它通过计数器跟踪共享资源的可用数量,当资源不足时自动阻塞请求进程。
核心操作
if (信号量 > 0) {
信号量--;
} else {
阻塞当前进程
}
信号量++;
if (有等待进程) {
唤醒一个进程
}
典型应用案例:Unix系统通过semget()
创建系统级信号量,Windows API使用CreateSemaphore()
生成跨进程信号量对象。开发时需注意避免死锁(如按固定顺序获取信号量)和资源泄漏(确保V操作执行)。
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