信号量操作

Question

我正在阅读有关信号量及其操作的文本。作者强调，信号量的wait()和post()操作应该以原子方式执行，否则可能会违反线程的互斥。请问任何人，请向我解释他的意思？

，我是多线程的新手

Answer 1

上下文切换的操作，其中任务/进程被内核替换为另一个任务/进程是异步和不确定的。

让我们检查以下代码：

x++;

看起来很简单，哈？ 但是，如果x在不同的任务/进程之间共享，则此代码容易出现同步错误。

要理解这一点，你必须理解原子操作的概念。

原子操作是处理器可以在单个时钟上执行的指令。 它通常涉及读取寄存器，写入寄存器等等。

回到代码示例： 在递增变量时，幕后（汇编）实际发生的是 cpu将变量的值读入寄存器。 然后，它增加它。 然后它将它保存回原始位置（内存）。

正如您所看到的，这样的简单操作涉及3个cpu步骤。 上下文切换可以在这3个步骤之间进行。

让我们举两个需要增加相同变量x的线程的例子。

让我们检查虚构（但可能）场景的伪汇编代码

1. 读取要注册的值（线程1）
2. 增加值（线程1） 上下文开关
3. 读取要注册的值（线程2）
4. 增加值（线程2）
5. 保存值（线程2） 上下文开关
6. 保存值（主题1）

如果x为3，则现在看起来需要为5，但它将为4。

现在，让我们来看你原来的问题。 信号量/互斥量实际上是一个变量。 当一个过程想要接受它时，它会增加它。

Answer 2

是的，如果信号量上的wait()和post()操作没有原子地执行，则可以违反线程的相互执行。

例如，考虑一个值为S = 1且流程P1和P2的信号量尝试同时执行wait()的信号量，

在时间T0，T1进程P1，P2分别找到信号量的值为S = 1，然后递减信号量以获取锁定和同时进入临界区，违反了线程的相互执行。

在wait()和post() spin-locking之间使用原子性，直到获得锁定为止。