pv操作是什么指令

PV操作是一种常见的Linux命令行指令，也称为Semaphore PV操作，它用于操作共享的信号量以同步多个进程之间的访问。

在本文中，我们将从以下多个角度来探究PV操作指令：

1. PV操作是什么？

PV操作是Semaphore的缩写，Semaphore是一种用于处理并发进程访问的同步对象。办公室例子很容易理解Semaphore的概念。当你们的工作区只能容纳10个人时，如果人数已满，那么其他想进来的人就必须等待。Semaphore的作用就是控制进入办公室的人数，保证人数不超过10个。

在Linux系统中，Semaphore的使用主要是为了协调多个进程之间的资源保护和访问问题。

2. PV操作的使用场景。

Semaphore的一个重要应用是在多进程和多线程的应用程序中。多个进程或线程可访问共享的资源，例如内存、文件、I/O设备等。如果多个进程同时访问同一共享资源，可能会发生访问冲突。这时，Semaphore就派上了用场，通过对PV操作来控制进程或线程对共享资源的访问。例如通过PV操作实现生产者消费者的同步问题。

3. PV操作的指令格式。

PV操作指令有两种：P操作和V操作。在Linux系统中，P操作把值减1，V操作把值加1。一般地，我们使用Semctl()函数来操作PV操作的值。

void semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);

sops参数指向一个数组，该数组每个元素对应一个信号量操作。Semaphore数组中的每个信号量都有一个结构体sembuf。sembuf有三个成员，包括：

unsigned short sem_num; // 信号量数组的索引

short sem_op; // P操作为-1，V操作为1

short sem_flg; // 通常为SEM_UNDO

4. PV操作的异常处理。

在使用PV操作时，如果代码出现异常或者进程异常终止，需要确保没有正在wait()等待PV操作被处理的进程被挂起。一种可能的方案是在进程异常终止时，使用Semctl()的SETVAL操作，将信号量设置为0，然后再做Semop()操作，清除任何遗留的PV操作请求。

5. PV操作的代码实现。

在Linux系统中，可以使用IPC命令来创建Semaphore和PV操作。下面是示例代码：

sembuf.p:

#include

#include

#include

#include

#include

#define DELAY_TIME 13

#define UNDO 0

#define WAIT_TIME 30

static void set_semvalue(int sem_id);

static void del_semvalue(int sem_id);

static int semaphore_p(int sem_id);

static int semaphore_v(int sem_id);

int main(int argc, char *argv[])

{

int sem_id, i;

pid_t child_pid;

srand((unsigned int) getpid()); // 初始化随机种子

sem_id = semget((key_t) 1234, 1, IPC_CREAT | 0666); // 创建Semaphore

if (!sem_id)

{

printf("Semaphore creation failed.\n");

exit(EXIT_FAILURE);

}

set_semvalue(sem_id); // 初始化Semaphore

child_pid = fork();

if (child_pid == 0) // 子进程执行

{

printf("Child process waits for Semaphore.\n");

sleep(2);

semaphore_p(sem_id); // P操作

printf("Child process gets Semaphore.\n");

sleep(DELAY_TIME);

printf("Child process releases Semaphore.\n");

semaphore_v(sem_id); // V操作

exit(EXIT_SUCCESS);

}

else if (child_pid > 0) // 父进程执行

{

printf("Parent process waits for Semaphore.\n");

semaphore_p(sem_id); // P操作

printf("Parent process gets Semaphore.\n");

sleep(DELAY_TIME);

printf("Parent process releases Semaphore.\n");

semaphore_v(sem_id); // V操作

}

del_semvalue(sem_id); // 删除Semaphore

exit(EXIT_SUCCESS);

}

static void set_semvalue(int sem_id)

{

union semun sem_union;

sem_union.val = 1; // 初始化为1

if (semctl(sem_id, 0, SETVAL, sem_union) == -1)

{

printf("Semaphore initialization failed.\n");

exit(EXIT_FAILURE);

}

}

static void del_semvalue(int sem_id)

{

union semun sem_union;

if (semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, sem_union) == -1)

{

printf("Semaphore deletion failed.\n");

exit(EXIT_FAILURE);

}

}

static int semaphore_p(int sem_id)

{

struct sembuf sem_b;

sem_b.sem_num = 0; // 数组下标为0

sem_b.sem_op = -1; // P操作

sem_b.sem_flg = SEM_UNDO; // 未决的改变取消

if (semop(sem_id, &sem_b, 1) == -1)

{

printf("Semaphore P operation failed.\n");

exit(EXIT_FAILURE);

}

return 0;

}

static int semaphore_v(int sem_id)

{

struct sembuf sem_b;

sem_b.sem_num = 0; // 数组下标为0

sem_b.sem_op = 1; // V操作

sem_b.sem_flg = SEM_UNDO; // 未决的改变取消

if (semop(sem_id, &sem_b, 1) == -1)

{

printf("Semaphore V operation failed.\n");

exit(EXIT_FAILURE);

}

return 0;

}

以上代码是一个简单的PV操作示例，实现了对共享Semaphore的保护。