操作系统如何实现互斥量和信号量？

james_hw 2010-06-03 03:16:08

开发过程中一直是在使用互斥量和信号量，但是从没考虑过操作系统是如何实现这方面功能的，结果面试的时候被问到，一时无语。。。

另外多处理器（多核）下，互斥量和信号量是如何实现的（我狡辩互斥量可以用中断实现，结果被这么问了。。。）

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xinzaiyiqi 2010-06-04

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不懂，帮顶

赵4老师 2010-06-04

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比如两个线程ID分别为1、2
有一个锁变量LOCK，初值为0
线程1加锁的过程：
int ID=1;//线程2此处应为2
volatile int LOCK;
if (LOCK==0) LOCK=ID;
if (LOCK==ID) {
//线程1加锁成功
} else {
//线程1加锁失败，即另一个线程（其ID即现在LOCK的值）刚加锁成功
}
线程1解锁的过程：
if (LOCK==ID) LOCK=0;
else {
//此锁之前不是被此线程加的锁
}

zenny_chen 2010-06-04

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[Quote=引用 4 楼 mlee79 的回复:]

多核CPU会提供某种机制实现最基本的同步原语比如 atomic_incl , atomic_decl , atomic_swap , atomic_cas 等, 比如 x86 指令的 lock 前缀, arm 的 swap 指令, armV6+ 上 ldrex/strex , sparc 的ldstub 等....
内核中最基本的同步方式是自旋锁, 在某些情况下是通过关/开中断实现, 更多……
[/Quote]
不过话说，那么长时间没见mLee，现在已经升星星啦，呵呵。
偶对上次基于ARM的CAS2的探讨还记忆犹新啊，呵呵。

zenny_chen 2010-06-04

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呵呵呵，楼主可以去看看Linux内核代码就知道了。
现成的代码都有啊。呵呵。

Pslly_001 2010-06-04

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在操作系统中，使用p操作和v操作控制同步和互斥的信号量，p操作可以是信号量加一，v操作使信号量减一，通过p v操作控制进程的同步与互斥，详见操作系统教材，关于进程的同步与互斥章节

james_hw 2010-06-04

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james_hw 2010-06-04

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[Quote=引用 4 楼 mlee79 的回复:]
多核CPU会提供某种机制实现最基本的同步原语比如 atomic_incl , atomic_decl , atomic_swap , atomic_cas 等, 比如 x86 指令的 lock 前缀, arm 的 swap 指令, armV6+ 上 ldrex/strex , sparc 的ldstub 等....
内核中最基本的同步方式是自旋锁, 在某些情况下是通过关/开中断实现, 更多的……
[/Quote]

说实话，看到这些，我还是没明白互斥量和信号量是如何实现的。。。

softman11 2010-06-04

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这种东西说到本质就是要原语支持，也就是做PV操作的语句不可能被打断。

因此从硬件上说，必须要用原语指令支持。

实现其实很简单，就是大家说的加一，减一，至于信号量实现，从硬件上，肯定就是中断。

但是操作系统不一定非要用中断，也可以用消息机制搞定，windows就是这么搞的。

mLee79 2010-06-03

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多核CPU会提供某种机制实现最基本的同步原语比如 atomic_incl , atomic_decl , atomic_swap , atomic_cas 等, 比如 x86 指令的 lock 前缀, arm 的 swap 指令, armV6+ 上 ldrex/strex , sparc 的ldstub 等....
内核中最基本的同步方式是自旋锁, 在某些情况下是通过关/开中断实现, 更多的是用 atomic_swap 或类似的原语实现...
理解了自旋锁, 其他的也就不麻烦了...