信号量机制

通过共享资源的访问控制，组织多个线程和进程进入临界区；

• 信号量：整数变量，支持P操作申请资源 和 V操作释放资源；

P操作（Wait）： 若信号量值 > 0，则将其减1，进程继续执行。 若信号量值 ≤ 0，则进程阻塞，直到信号量值变为正数。

V操作（Signal）： 将信号量值加1。 若有进程因该信号量阻塞，则唤醒其中一个进程。

• 临界资源：是指一次仅允许一个进程/线程访问的共享资源

生产者-消费者

• 生产者：

  • 负责生成数据并放入缓冲区
  • 当缓冲区满时必须等待

• 消费者：

  • 负责从缓冲区取出数据消费
  • 当缓冲区空时必须等待

典型信号量使用：

• empty = N（初始空槽数）
• full = 0（初始已用槽数）
• mutex = 1（二进制信号量，保证互斥访问）

缓冲区：

• 访问规则：
  • 生产者只能向空槽位写入数据
  • 消费者只能从已填充槽位读取数据
  • 同一时刻只能有一个进程操作缓冲区（通过mutex保证）

缓冲区（Buffer）是生产者-消费者问题的核心组件：

1. 共享内存区域：作为临时存储区，用于协调生产者和消费者的速度差异

缓冲区作为共享资源需要同时满足互斥访问（mutex）和同步控制（empty/full信号量）