一、我们在前面讲的时候提到过进程互斥的概念，下面写个程序来模拟一下，程序流程如下图：
即父进程打印字符O，子进程打印字符X，每次打印一个字符后要sleep 一下，这里要演示的效果是，在打印程序的边界有PV操作，故每个进程中间sleep 的时间即使时间片轮转到另一进程，由于资源不可用也不会穿插输出其他字符，也就是说O或者X字符都会是成对出现的，如OOXXOOOOXXXXXXOO....
程序如下：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 | #include<sys/types.h>#include<unistd.h>#include<errno.h>#include<sys/ipc.h>#include<sys/sem.h>#include<sys/wait.h>#define ERR_EXIT(m) \ do { \ perror(m); \ exit(EXIT_FAILURE); \ } while(0)union semun { int val; /* Value for SETVAL */ struct semid_ds *buf; /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */ unsigned short *array; /* Array for GETALL, SETALL */ struct seminfo *__buf; /* Buffer for IPC_INFO (Linux-specific) */ };int semid;/* pv操作之间的临界区，导致打印的字符一定是成对出现的 */void print(char op_char) { int pause_time; srand(getpid()); int i; for (i = 0; i < 10; i++) { sem_p(semid); printf("%c", op_char); fflush(stdout); pause_time = rand() % 3; sleep(pause_time); printf("%c", op_char); fflush(stdout); sem_v(semid); pause_time = rand() % 2; sleep(pause_time); } }int main(void) { semid = sem_create(IPC_PRIVATE); sem_setval(semid, 1); pid_t pid; pid = fork(); if (pid == -1) ERR_EXIT("fork"); if (pid > 0) { print('o'); wait(NULL); sem_d(semid); } else { print('x'); } return 0; } |
sem_create 等函数参考。在调用semget 时指定key = IPC_PRIVATE，表示创建的是私有的信号量集，但具有亲缘关系的进程是可见的，比如父子进程。输出如下：
simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/system_v$ ./print ooxxooxxooxxooxxooooooxxooxxooxxooxxxxxx
可以看到输出都是成对出现的字符。
分析一下：semval = 1，假设父进程先被调度执行，父进程先P了一下，此时 semval = 0，子进程在父进程睡眠时间被调度的时候尝试P，semval = -1，然后子进程阻塞了，父进程打印完V了一下，semval = 0，唤醒子进程，子进程的P操作返回，打印字符睡眠后V了一下，semval = 1。当然在子进程睡眠的时候父进程可能也在尝试P，故就一直循环往复下去。
二、哲学家就餐问题的描述可以参考，下面我们尝试解决这个问题的方法是：仅当一个哲学家两边筷子都可用时才允许他拿筷子。
上图中红色数字表示哲学家的编号，总共5个哲学家，用5个进程来表示；黑色数字表示筷子的编号，总共有5根筷子，可以定义一个信号量集中含有5个信号量，每个信号量的初始值为1，当某个哲学家可以同时得到两根筷子（同时P两个信号量返回）时可以用餐，否则阻塞等待中。用餐后需要同时V一下两个信号量，让其他进程可以P成功。
程序如下：
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我们在说过，当需要对一个信号量集中的多个信号量操作时，要么全部执行，要么全部不执行，即是一个原子操作，某个进程需要等待两根筷子，即对两个信号量同时P成功才可以用餐，信号量的序号是0～4，可看作筷子的编号，此时semop 函数操作的是2个信号量，即需定义2个struct sembuf 结构体成员的数组 struct sembuf buf[2];
simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/system_v$ ./dinning 0 is thinking 3 is thinking 2 is thinking 4 is thinking 1 is thinking 4 is hungry 4 is eating 0 is hungry 3 is hungry 1 is hungry 1 is eating 2 is hungry 3 is eating 4 is thinking 1 is thinking 0 is eating 4 is hungry 0 is thinking 1 is hungry 1 is eating 3 is thinking 4 is eating 0 is hungry 1 is thinking 2 is eating 0 is eating 4 is thinking 2 is thinking 1 is hungry 3 is hungry 3 is eating
0 is thinking 2 is hungry 1 is eating 4 is hungry
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如果发现程序没有运行卡着，即没有发生死锁现象，从中也可以发现同时最多只能有两个哲学家一起用餐，也不会出现相邻哲学家一起用餐的情况。
参考：
《UNP》