进程同步：信号量与文件打印问题

"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。