信号量作为一种同步机制，在每个成熟的现代操作系统的实现过程中，起着不可替代的作用，对于Linux也不例外，在Linux
2_4_x下，实现内核信号量机制的代码虽然不长，但由于涉及到多个进程间的相互干扰，并且在Linux发展过程中，不断进行优化，所以很难于理解，在
讲解Linux源代码的各类文章中，也大都对此语焉不详，本人通过认真阅读，对这部分代码有了一定的了解，这里介绍出来，希望对大家有所帮助。
首先看看信号量的概念:
1.信号量的类型定义:
每个信号量至少须记录两个信息：信号量的值和等待该信号量的进程队列。他的类型定义如下：（用类PASCAL语言表述）
semaphore = record
value: integer;
queue: ^PCB;
end;
其中PCB是进程控制块，是操作系统为每个进程建立的数据结构。
s.value>=0时，s.queue为空；
s.value<0时，s.value的绝对值为s.queue中等待进程的个数；
2.PV原语：
对一个信号量变量能够进行两种原语操作：p操作和v操作，定义如下：
procedure p(var s:samephore);
{
s.value=s.value-1;
if (s.value<0) asleep(s.queue);
}
procedure v(var s:samephore);
{
s.value=s.value 1;
if (s.value<=0) wakeup(s.queue);
}
其中用到两个标准过程：
asleep(s.queue);执行此操作的进程的PCB进入s.queue尾部，进程变成等待状态
wakeup(s.queue);将s.queue头进程唤醒插入就绪队列。s.value初值为1时，能够用来实现进程的互斥。p操作和v操作是不可中
断的程式段，称为原语。假如将信号量看作共享变量，则pv操作为其临界区，多个进程不能同时执行，一般用硬件方法确保。一个信号量只能置一次初值，以后只
能对之进行p操作或v操作。
再来看看在对应的Linux2.4.x具体实现中，信号量的数据结构：
struct semaphore {
atomic_t count;
int sleepers;
wait_queue_head_t wait;
};
能够看到相对于操作系统原理中的定义，数据结构多了一个sleepers成员，这个变量是为使主要分支代码执行速度更快，所作的优化。
其中，count相当于资源计数，为正数或0时表示可用资源数，-1则表示没有空闲资源且有等待进程，而其他的负数仅仅一个中间过程，当任何进程都稳定下来后，将最终变为-1。
sleepers相当于一个状态标志，他仅有0和1两个值，有时会出现2，但也只是中间状态，并没有实际意义。当sleepers为0时，表示没有进程在等待，或等待中的这些进程正在被唤醒过程中。当sleepers为1时，表示至少有一个进程在等待中
wait是等待队列。
在这里能够看到，等待进程的数量并不被关心。
下面我们来看函数，Linux2.4.x具体实现中，down()函数相当于p操作，up()函数相当于v操作。
在down()函数中，count做原子减1操作，假如结果不小于0[第4行]，则表示成功申请，从down()中返回，假如结果为负（大多数情况是-
1，注意判断“结果不小于0”的原因，是因为结果有可能是其他负数），表示需要等待，则调用__down_fail()[第7行]，
（include/asm-i386/semaphore.h）：
static inline void down(struct semaphore * sem)
{
1 __asm__ __volatile__(
2 "# atomic down operation\n\t"
3 LOCK "decl %0\n\t" /* --sem->count */
4 "js 2f\n"
5 "1:\n"
6 ".section .text.lock,\"ax\"\n"
7 "2:\tcall __down_failed\n\t"
8 "jmp 1b\n"
9 ".previous"
10 :"=m" (sem->count)
11 :"c" (sem)
12 :"memory");
}
__down_fail()调用__down()，
（arch/i386/kernel/semaphore.c）：
asm(
".text\n"
".align 4\n"
".globl __down_failed\n"
"__down_failed:\n\t"
13 "pushl 陎\n\t"
14 "pushl 韝\n\t"
15 "pushl 靫\n\t"
16 "call __down\n\t"
17 "popl 靫\n\t"
18 "popl 韝\n\t"
19 "popl 陎\n\t"
20 "ret"
);
__down()用C代码实现。
（arch/i386/kernel/semaphore.c）：
void __down(struct semaphore * sem)
{
21 struct task_struct *tsk = current;
22 DECLARE_WAITQUEUE(wait, tsk);
23 tsk->state = TASK_UNINTERRUPTIBLE;
24 add_wait_queue_exclusive(&sem->wait, &wait);
25
26 spin_lock_irq(&semaphore_lock);
27 sem->sleepers ;
28 for (;;) {
29 int sleepers = sem->sleepers;
30
31 /*
32 * Add "everybody else" into it. They aren't
33 * playing, because we own the spinlock.
文章整理：西部数码--专业提供域名注册、虚拟主机服务
http://www.west263.com
以上信息与文章正文是不可分割的一部分,如果您要转载本文章,请保留以上信息，谢谢!
