"该资源是关于信号量在进程同步中的应用,主要涉及到三个进程PA、PB和PC,分别负责从磁盘读取文件记录、在两个缓冲区之间复制记录以及打印记录。通过定义和初始化信号量,确保了操作的正确顺序,避免了竞争条件和死锁的发生。初始化的信号量包括互斥锁mutex1和mutex2,以及表示缓冲区状态的avail1、full1、avail2和full2。"
在操作系统中,信号量是一种重要的同步机制,用于控制多个进程对共享资源的访问。在这个问题中,定义了六个信号量,它们在进程PA、PB和PC的协同工作过程中起到关键作用:
1. **mutex1** 和 **mutex2** 是互斥锁,用于保护对两个缓冲区的操作,确保任何时候只有一个进程能访问每个缓冲区。初始化时,mutex1和mutex2的值均为1,表示没有进程占用缓冲区。
2. **avail1** 表示缓冲区1是否有空位可以存储记录,初始值为1,表示缓冲区1有一个空位可用。
3. **full1** 表示缓冲区1是否存有记录可供处理,初始值为0,表示缓冲区1目前无记录。
4. **avail2** 和 **full2** 的作用与avail1和full1类似,但应用于缓冲区2。初始化时,avail2和full2也分别为1和0,表明缓冲区2有一个空位可用且无记录待处理。
进程PA的逻辑如下:
- 从磁盘读取一个记录(不涉及信号量操作)。
- 调用P(avail1),检查缓冲区1是否有空位,如果没有,则等待。
- 使用P(mutex1)获得缓冲区1的独占权。
- 将记录放入缓冲区1。
- 调用V(full1),表明缓冲区1现在有记录。
- 调用V(mutex1)释放缓冲区1的独占权,允许其他进程访问。
- 循环回到L1,继续读取下一个记录。
进程PB的工作流程:
- 调用P(full1),检查缓冲区1是否有记录可复制,如果没有,则等待。
- 使用P(mutex1)获得缓冲区1的独占权。
- 从缓冲区1获取一个记录。
- 调用V(avail1),表明缓冲区1现在有空位。
- 调用V(mutex1)释放缓冲区1的独占权。
- 调用P(avail2),检查缓冲区2是否有空位,如果没有,则等待。
- 使用P(mutex2)获得缓冲区2的独占权。
- 将记录放入缓冲区2。
- 调用V(full2),表明缓冲区2现在有记录。
- 调用V(mutex2)释放缓冲区2的独占权。
- 循环回到L2,继续复制下一个记录。
进程PC的逻辑:
- 调用P(full2),检查缓冲区2是否有记录可打印,如果没有,则等待。
- 使用P(mutex2)获得缓冲区2的独占权。
- 从缓冲区2获取一个记录。
- 调用V(avail2),表明缓冲区2现在有空位。
- 调用V(mutex2)释放缓冲区2的独占权。
- 打印记录。
- 循环回到L3,继续打印下一个记录。
通过这样的设计,P、V操作确保了缓冲区的正确使用,防止了数据的不一致性和死锁。每个进程在操作缓冲区前都会先检查信号量状态,当资源可用时才会进行下一步操作,否则进入等待状态。这正是信号量机制在进程同步中的核心作用。