信号量应用：进程同步解决文件打印问题

本资源是一份关于进程同步的信号量习题，源自北京大学研究生考试，涉及3个进程PA、PB、PC协同完成文件打印任务。PA负责从磁盘读取记录到缓冲区1，PB负责将缓冲区1的内容复制到缓冲区2，PC负责打印缓冲区2的内容。题目要求使用P、V操作确保进程间的正确同步，并给出了各进程的伪代码以及初始化的信号量。 在操作系统中，进程同步是多进程环境下确保多个进程有序执行的关键技术。信号量是一种经典的同步机制，由荷兰计算机科学家Dijkstra提出。P（Procedure）操作（即Wait或Down操作）用于请求资源，如果信号量的值大于0，则减1并继续执行；如果值为0，则进程被阻塞，放入等待队列。V（Procedure）操作（即Signal或Up操作）用于释放资源，增加信号量的值，并唤醒等待该资源的进程。 在这个文件打印问题中，涉及到多个共享资源，如缓冲区1和缓冲区2。为了确保正确性，需要使用多个信号量进行控制： 1. mutex1 和 mutex2：互斥信号量，用于保护对缓冲区1和缓冲区2的访问，确保任何时候只有一个进程能访问缓冲区。 2. avail1 和 full1：用于控制缓冲区1的状态，avail1表示缓冲区1是否有空闲位置，full1表示缓冲区1是否已有数据。 3. avail2 和 full2：用于控制缓冲区2的状态，avail2表示缓冲区2是否有空闲位置，full2表示缓冲区2是否已有数据。 初始化时，所有互斥信号量mutex1和mutex2设为1，表示没有进程在使用缓冲区。avail1和full1初始化为1，表示缓冲区1有一个空位且无数据；avail2和full2也初始化为1，表示缓冲区2有一个空位且无数据。 在PA进程中，当从磁盘读取数据时，首先P(avail1)确保缓冲区1有空位，然后P(mutex1)获取对缓冲区1的独占访问权，将数据放入缓冲区1后，V(full1)表示缓冲区1已有数据，接着V(mutex1)释放对缓冲区1的访问权，循环回到L1继续读取。 PB进程中，P(full1)确保缓冲区1有数据，然后同样通过P(mutex1)获取访问权，将数据从缓冲区1取出并存入缓冲区2，之后V(avail1)表示缓冲区1又有了空位，V(mutex1)释放缓冲区1的访问权，接着P(avail2)和P(mutex2)确保缓冲区2有空位并获取访问权，将数据放入缓冲区2后，V(full2)表示缓冲区2有数据，V(mutex2)释放缓冲区2的访问权，返回L2继续复制。 PC进程中，P(full2)确保缓冲区2有数据，P(mutex2)获取访问权，取出数据并打印，V(avail2)表示缓冲区2又有空位，V(mutex2)释放访问权，循环回到L3继续打印。 通过这些P、V操作，可以保证在任何时候，只有一个进程在执行读、复制或打印操作，避免了数据竞争和死锁的发生，从而实现进程间的正确同步。