记录型信号量
记录型信号量：需要一个用于代表资源数目的整型变量value外，还应增加一个进程链表L，用于链接等待进程。两个数据项可描述为：
type semaphore=record
value:integer;
L:list of process;
end
图1
相应地，wait(S)和signal(S)操作可描述为：
procedure wait(S)
var S:semaphore;
begin
S.value:=S.value-1;
if S.value《0 then block(S,L)
End
procedure signal(S)
var S:semaphore;
begin
S.value:=S.value+1;
if S.value≤0 then wakeup(S,L);
end
在记录型信号量机制中，S.value的初值表示系统中某类资源的数目，因而又称为资源信号量，对它的每次wait操作，意味着进程请求一个单位的该资源，因此描述为S.value:=S.value-1;当S.value《0时，表示该类资源已分配完毕，因此进程应调用block原语，进行自我阻塞，放弃处理机，并插入到信号量链表S.L中。可见，该机制遵循了“让权等待”准则。此时S.value的绝对值表示在该信号量链表中已阻塞进程的数目。对信号量的每次signal操作，表示执行进程释放一个单位资源，故S.value：=S.value+1操作表示资源数目加1.若加1后仍是S.value≤0,则表示在该信号量链表中，仍有等待该资源的进程被阻塞，故还应该调用wakeup原语，将S.L链表中的第一个等待进程唤醒。如果S.value的初值为1，表示只允许一个进程访问临界资源，此时的信号量转化为互斥信号量。
以上内容摘之《计算机操作系统》，下面我谈谈对记录型信号量的认识：如上图1，你看上去是不是很像我们学习过的C语言定义的数据结构，它就是因此而得名的。只不过它是pascal语言书写的而已，那看下面两个方框，一个是wait，另一个是signal，是不是很像咱学的C语言啊。每次wait操作就是给进程分配一个单位的资源，每次signal操作就是进程释放一个单位资源。
现在我们假设我的电脑有两台打印机，所以S.value的初值为2，表示系统打印机的数目，称为资源信号量。进程A请求打印，那么系统对它执行一次wait操作，执行S.value:=S.value-1语句后S.value减1，S.value的值变为1,表示有一个资源空闲。执行if语句，S.value不小于0，结束。然后又来了一个进程B请求打印，系统对它又执行一次wait操作，执行S.value:=S.value-1语句后S.value减1，S.value的值变为0，表示没有空闲的资源。执行if语句，S.value不小于0，结束。又来一个进程C请求打印，系统对它又执行一次wait操作，执行S.value:=S.value-1语句后S.value减1，S.value的值变为-1，表示有一个进程没有得到打印机资源。执行if语句，S.value小于0，执行block(S,L)，进行自我阻塞，放弃处理机，并插入到信号量链表S.L中。此时S.value的绝对值表示了在该信号量链表中已阻塞进程的数目。所以这个时候阻塞的进程为一个，即是进程C。
系统运行了一段时间后，A进程结束，在结束前执行了signal操作，当执行到S.value:=S.value+1语句时，S.value加1，即S.value变为0.然后执行 if 语句，S.value小于等于0，执行wakeup(S,L),从S.L链表中唤醒C进程。过了一会，B进程结束，同样执行signal操作，S.value变为1，表示有一个资源空闲。紧接着C进程也结束了，S.value变为2。S.value最终等于初值，等待其他的进程进行资源请求。
整型信号量的物理含义
Dijkstra把整型信号量定义为一个整形量,除初始化外,通过两个标准的原子操作(Atomic Operation)wait(s)和signal(s)来访问.这两个操作很长时间以来,一直被分别称为P、v操作.wait和signal操作可描述为：
wait(s):while s≤0 do no_op:
s:=s-1;
signal(s):s:=s+1;
wait(s)和signal(s)是两个原子操作,因此,它们在执行时是不可中断的.亦即产生一个进程在修改某信号量时,没有其他进程可同时对该信号量进行修改.此外,在wait操作中,对s值的测试和做s:=s-1操作时,都不可中断.
信号量的物理意义如下：
(1) 若信号量s为正值,则该值等于在封锁进程之前对信号量s可施行的P操作数,亦即等于s所代表的实际使用的物理资源个数.
(2) 若信号量s为负值,则其绝对值等于登记排列在该信号量s队列之中等待进程的个数,亦即恰好等于对信号量s实施P操作而被封锁起来并进入信号量s队列的进程数.
(3) 通常P操作意味着请求一个资源,V操作意味着释放一个资源.在一定条件下,P操作代表挂起进程操作,而V操作代表唤醒被挂起进程的操作.
（计算机操作系统）wait操作和signal操作什么意思
wait操作：
sem_wait是一个函数，也是一个原子操作，它的作用是从信号量的值减去一个“1”，但它永远会先等待该信号量为一个非零值才开始做减法。也就是说，如果你对一个值为2的信号量调用sem_wait()，线程将会继续执行，将信号量的值将减到1。
如果对一个值为0的信号量调用sem_wait()，这个函数就会原地等待直到有其它线程增加了这个值使它不再是0为止。如果有两个线程都在sem_wait()中等待同一个信号量变成非零值。
那么当它被第三个线程增加 一个“1”时，等待线程中只有一个能够对信号量做减法并继续执行，另一个还将处于等待状态。sem_trywait(sem_t *sem)是函数sem_wait的非阻塞版，它直接将信号量sem减1，同时返回错误代码。
signal操作：
sig是传递给signal的唯一参数。执行了signal()调用后，进程只要接收到类型为sig的信号，不管其正在执行程序的哪一部分，就立即执行func()函数。当func()函数执行结束后，控制权返回进程被中断的那一点继续执行。
signal()会依参数signum 指定的信号编号来设置该信号的处理函数。当指定的信号到达时就会跳转到参数handler指定的函数执行。
当一个信号的信号处理函数执行时，如果进程又接收到了该信号，该信号会自动被储存而不会中断信号处理函数的执行，直到信号处理函数执行完毕再重新调用相应的处理函数。但是如果在信号处理函数执行时进程收到了其它类型的信号，该函数的执行就会被中断。
扩展资料：
signal操作的注意点：
1、不要使用低级的或者STDIO.H的IO函数
2、不要使用对操作
3、不要进行系统调用
4、不是浮点信号的时候不要用longjmp
5、signal函数是由ISO C定义的。因为ISO C不涉及多进程，进程组以及终端I/O等，所以他对信号的定义非常含糊，以至于对UNIX系统而言几乎毫无用处。
参考资料来源：百度百科-signal
参考资料来源：百度百科-sem_wait
若 wait、signal 操作的信号量 S 初值为 2，当前值为 -1，则表示有（ ）个进程等待. a.0 b.1 c.2.d.3
如果计算机*作系统中，若P、V*作的信号量S初值为2，当前值为-1，则表示有__1__个等待进程
信号量表示的是可用的资源数。初值为2，表示初始时有两个可用的资源。现在为-1，说明这两个可用资源已经被占用了，而且有一个进程在等待资源，所以就为-1了
信号量机制和PV操作
进程管理中，对临界资源需要互斥访问。其中对实现对临界区互斥访问有软件和硬件方法。
是一个变量，一个信号量对应一种资源，只能被两种PV两种原语操作，以此实现进程互斥，进程同步。（PV源于荷兰语proberen和verhogen分别是尝试试用和增加的意思）
补充：原语是一种特殊的程序段，不可被中断。原语是由关中断/开中断指令来实现的。
wait() //进入区
访问临界资源 //临界区
signal() //退出区
然后对于整型信号量种的pv操作原语wait和signal分别实现逻辑是：
对于记录型信号量：
一个信号量对应一种资源
信号量的值=这种资源的剩余数量（若为负，说明此时有进程在等待这种资源）
一前一后的操作
同步量信号S，初始为0
在前操作之后执行V
在后操作之后执行P 口诀:前v后p
如上pv操作
本质上是多级同步问题
缓冲区的这种临界资源只能互斥访问
p尝试消耗
v 增加
所以实现互斥的p操作一定要在实现同步的P操作之后。
v操作不会导致进程阻塞，因此两个v操作顺序可以交换。
一个生产者 生产多类产品
缓冲区不会消耗掉
封装思想
为了两个进程可以同步进行 至少需要哪两个信号量
wait和signal是原子操作，不是信号量，但它们操作的对象是信号量。
wait和signal对应于传统的P和V操作。P操作请求一个信号量，对信号量做减一操作；V操作释放一个信号量，对信号量做加一操作。
你指的生产者消费者问题中，full和empty是把信号量作为“信号”使用的。当wait(full)返回后，意味着缓冲池中被填充了一个产品，这时候消费者可以取走一个产品。实际上我觉得这里用“filled“代替“full“，可读性会更好。
为了同步两个进程，至少需要2个信号量。
为什么在wait和signal操作中对信号量s的访问必须互斥执行
因为在执行时是不可中断的，且必须成对出现。
缺少wait导致系统混乱，不能保证对临界资源的互斥访问，缺少signal将会使临界资源永远不被释放，导致等待该资源的进程不被唤醒。
整形信号量中wait和signal操作是什么意思
wait和signal 是操作系统的原子操作
把S定义为整形信号量
wait(s)//用于申请资源
while s《=0 do no-op; //整形信号量值《=0时循环执行空操作
s=s-1 //wait操作S值减一
signal(s)//用于释放资源
S=S+1 //signal操作S值加一
Linux信号量
信号量是包含一个非负整数型的变量，并且带有两个原子操作wait和signal。Wait还可以被称为down、P或lock，signal还可以被称为up、V、unlock或post。在UNIX的API中（POSIX标准）用的是wait和post。
对于wait操作，如果信号量的非负整形变量S大于0，wait就将其减1，如果S等于0，wait就将调用线程阻塞；对于post操作，如果有线程在信号量上阻塞（此时S等于0），post就会解除对某个等待线程的阻塞，使其从wait中返回，如果没有线程阻塞在信号量上，post就将S加1.
由此可见，S可以被理解为一种资源的数量，信号量即是通过控制这种资源的分配来实现互斥和同步的。如果把S设为1，那么信号量即可使多线程并发运行。另外，信号量不仅允许使用者申请和释放资源，而且还允许使用者创造资源，这就赋予了信号量实现同步的功能。可见信号量的功能要比互斥量丰富许多。
POSIX信号量是一个sem_t类型的变量，但POSIX有两种信号量的实现机制： 无名信号量 和 命名信号量 。无名信号量只可以在共享内存的情况下，比如实现进程中各个线程之间的互斥和同步，因此无名信号量也被称作基于内存的信号量；命名信号量通常用于不共享内存的情况下，比如进程间通信。
同时，在创建信号量时，根据信号量取值的不同，POSIX信号量还可以分为：
下面是POSIX信号量函数接口：
信号量的函数都以sem_开头，线程中使用的基本信号函数有4个，他们都声明在头文件semaphore.h中，该头文件定义了用于信号量操作的sem_t类型：
【sem_init函数】：
该函数用于创建信号量，原型如下：
该函数初始化由sem指向的信号对象，设置它的共享选项，并给它一个初始的整数值。pshared控制信号量的类型，如果其值为0，就表示信号量是当前进程的局部信号量，否则信号量就可以在多个进程间共享，value为sem的初始值。
该函数调用成功返回0，失败返回-1。
【sem_destroy函数】：
该函数用于对用完的信号量进行清理，其原型如下：
成功返回0，失败返回-1。
【sem_wait函数】：
该函数用于以原子操作的方式将信号量的值减1。原子操作就是，如果两个线程企图同时给一个信号量加1或减1，它们之间不会互相干扰。其原型如下：
sem指向的对象是sem_init调用初始化的信号量。调用成功返回0，失败返回-1。
sem_trywait()则是sem_wait()的非阻塞版本，当条件不满足时（信号量为0时），该函数直接返回EAGAIN错误而不会阻塞等待。
sem_timedwait()功能与sem_wait()类似，只是在指定的abs_timeout时间内等待，超过时间则直接返回ETIMEDOUT错误。
【sem_post函数】：
该函数用于以原子操作的方式将信号量的值加1，其原型如下：
与sem_wait一样，sem指向的对象是由sem_init调用初始化的信号量。调用成功时返回0，失败返回-1。
【sem_getvalue函数】：
该函数返回当前信号量的值，通过restrict输出参数返回。如果当前信号量已经上锁（即同步对象不可用），那么返回值为0，或为负数，其绝对值就是等待该信号量解锁的线程数。
【实例1】：
【实例2】：
之所以称为命名信号量，是因为它有一个名字、一个用户ID、一个组ID和权限。这些是提供给不共享内存的那些进程使用命名信号量的接口。命名信号量的名字是一个遵守路径名构造规则的字符串。
【sem_open函数】：
该函数用于创建或打开一个命名信号量，其原型如下：
参数name是一个标识信号量的字符串。参数oflag用来确定是创建信号量还是连接已有的信号量。
oflag的参数可以为0，O_CREAT或O_EXCL：如果为0，表示打开一个已存在的信号量；如果为O_CREAT，表示如果信号量不存在就创建一个信号量，如果存在则打开被返回，此时mode和value都需要指定；如果为O_CREAT|O_EXCL，表示如果信号量存在则返回错误。
mode参数用于创建信号量时指定信号量的权限位，和open函数一样，包括：S_IRUSR、S_IWUSR、S_IRGRP、S_IWGRP、S_IROTH、S_IWOTH。
value表示创建信号量时，信号量的初始值。
【sem_close函数】：
该函数用于关闭命名信号量：
单个程序可以用sem_close函数关闭命名信号量，但是这样做并不能将信号量从系统中删除，因为命名信号量在单个程序执行之外是具有持久性的。当进程调用_exit、exit、exec或从main返回时，进程打开的命名信号量同样会被关闭。
【sem_unlink函数】：
sem_unlink函数用于在所有进程关闭了命名信号量之后，将信号量从系统中删除：
【信号量操作函数】：
与无名信号量一样，操作信号量的函数如下:
命名信号量是随内核持续的。当命名信号量创建后，即使当前没有进程打开某个信号量，它的值依然保持，直到内核重新自举或调用sem_unlink()删除该信号量。
无名信号量的持续性要根据信号量在内存中的位置确定：
很多时候信号量、互斥量和条件变量都可以在某种应用中使用，那这三者的差异有哪些呢？下面列出了这三者之间的差异：
信号量：二进位信号量和计数信号量
信号量（semaphore）是一个被线程共享的非负变量。信号量是一个发信号的机制。一个等待一个信号量的线程可以被其他线程通知（signal）。这个机制通过 wait 和 signal 两个原子操作（atomic operations）来实现进程同步。
一个信号量要么允许访问资源，要么不允许访问资源。二者只能选其一。而具体是哪一种，则要看设置。
下面是信号量的一些特点：
最常见的两种信号量：
这种信号量用一个计数来帮助任务被获取（be acquired）或释放（be released）数次。
具体机制如下图所示：
二进位信号量和计数信号量非常相似，但是他们的计数值只能限制在0和1两个数字。在这种信号量下，等待（wait）操作只能在信号量等于1（semaphore = 1）时工作。而通知（signal）操作只有在信号量等于0（semaphore = 0）时才能成功。二进位信号量的实现要比计数信号量的实现要简单。
信号量的等待操作（wait operation）和通知操作（signal operation）是用来实现同步的。信号量操作的不得是为了互相独立。
等待操作（wait operation）用来帮助我们控制任务是否可以进入关键的部分。当信号量是正的时候，信号量将被减一。如果当信号量为负数或者零的时候，等待操作不执行任何操作。
当信号量被递减后，信号量值为负数或者零时，该指令将被挂起保持，直到信号量重新满足大于0的条件。
通知操作（signal operation）是用于控制一个任务退出某个重要部分。当信号量的值是负的时候，信号量将被加一。
下面列举了计数信号量和二进位信号量的主要不同：