《UNIX技术内幕》勘误及问题解答_25

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Subject: RE: 关于《UNIX技术内幕》的勘误及遇到的问题_25
Date: Fri, 17 Feb 2012 11:08:10 +0800

郝先生，

对于问题4中你的回复，我还是有些疑问，具体如下：

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问题4：是这样吗？是否我理解错了？
[郝]:事实上u_osema定义为 Semaphore *u_osema[4]，其每个元素都是Semaphore *，且从内核全局semaphs中获得，所以尽管子进程拷贝了父进程的u_osema数据，但是它们都指向同一个
Semaphore指针（如果不为NULL)，这样Acquire或者Release还是操作的同一个元素。所以可以实现同步。

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你 提到“u_osema定义为 Semaphore *u_osema[4]，其每个元素都是Semaphore *”，这个我同意。但问题是“Semaphore *”这个指针指向的是一个虚拟地址，而不是物理地址。这也就决定了以后父、子进程所指向的不是同一个元素。代入619页例1，如下：

首先，设定一个Semaphore * res，以记录对应的u_osema[sd]。且假设res本身的地址为0x1000（虚拟地址）

1）在创建子进程之前，第4行：“sd = CreateSemaphore(1);”。父进程已创建了信号量sd。假设 res = u_osema[sd]，且假设的 res 所指向的地址为 0x2000。之后，执行fork。

2）假设父进程先执行，则在整个执行过程中，res本身的地址都是0x1000，它所指向的地址都是0x2000，且都在父进程空间里

3） 到了子进程执行时，res本身的地址也是0x1000，它所指向的地址也是0x2000，这些值都是从父进程里复制过来的。但是，这里是子进程空间。虽然 虚拟地址是一样的，但父、子进程所对应的实际物理地址空间是不同的，也就是各自的数据是独立的。因此，父进程里修改了u_osema[父进程的 sd]->s的值，这并不等于子进程里u_osema[子进程的sd]->s这个值被改变。换句话说，u_osema[父进程的sd]和 u_osema[子进程的sd]有相同的虚拟地址（不是物理地址），且指向的目标虚拟地址都是相同的，但由于处于不同的物理空间，因此它们最终指向的数据 是不一致的。

最后，如果要使u_osema[父进程的sd]和u_osema[子进程的sd]都指向相同的变量，则需要对应分配相同的“物理地址”；或者通过内存映射等方式实现指向一致。

以上是我的理解，不知道对不对？

[郝]: 看得出来你对虚拟内存理解的不错，但是有一点要注意：semaphs和u_osema都是在内核空间的，而内核空间只有一份，并一直驻留在内存中，所以 semaphs的地址不会改变（不管是虚拟还是物理）。这样u_osema[sd]中存储的正式semaphs中的元素，也就是&semaphs[0],&semaphs[1],...，所以只要子进程复制了u_osema[sd]的值，它就会指向同一个地方。

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Subject: RE: 关于《UNIX技术内幕》的勘误及遇到的问题_25
Date: Fri, 17 Feb 2012 09:13:22 +0800

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Subject: 关于《UNIX技术内幕》的勘误及遇到的问题_25
Date: Thu, 9 Feb 2012 17:37:16 +0800

郝先生，

613页，有关信号量，我的理解如下：

1、全局结构与数组

（1）struct Semaphore，它是“信号量“的结构体，它的成员解释如下：
s代表信号量；ref代表该信号量总共被多少个进程共享；flag代表该信号量当前的状态

（2）struct Semaphs，它是所有信号量的集合信息，它的成员解释如下：
semas[64]代表系统最多可以同时提供64个信号量；flag代表整个信号量集合的状态，如果是S_WANT，表示64个信号量已分配完，没有空余。

（3）u_osema[4]，代表1个进程最多可以同时使用4个信号量，其中每个元素代表1个信号量

（4）u_rsema[4]：问题2

2、函数

（1）AcquireSemaphore（），该函数的主要作用是执行“P操作“。

（2）ReleaseSemphore（），该函数的主要作用是执行“V操作”。



问题1：以上的理解对吗？
[郝]:对，很好！
问题2：u_rsema[4]有什么具体的作用吗？是指获得该信号量（对应u_osema[i]）的进程的个数吗（即如果信号量初值不为1的情况，表明可以有多个进程同时获得该信号量）？
[郝]:记录本进程已经获得的信号量, u_rsema[0]记录u_osema[0]的是否获得（>0获得，否则没获得）。
问题3：按照struct Semaphore的定义，所有的信号量都是无名的。再有，整个系统只能同时存在64个信号量，且每个进程最多只能使用其中4个信号量，是这样吗？如果是的话，为何这样设计？
[郝]:是这样的，简单起见，且性能比较好。


3、 619页，应用示例的例1中，第4行：“sd = CreateSemaphore(1);”，可见，在创建子进程之前，父进程已创建了信号量sd,且它的初值为1， 即，u_osema[sd]->s的值为1。在fork之后，父、子进程都各自拥有自己的sd，且初值都是1。

假如父进程先运行， 则执行AcquireSemaphore(sd)，即执行“P操作”，这时，u_osema[父进程的sd]->s的值变为0。接着，父进程执行 write操作。假设在write执行完成前，父进程的时间片用完了，系统切换至子进程执行。子进程会首先执行 AcquireSemaphore(sd)，即“P操作”。由于父、子进程各自拥有独立的数据空间，因此这时u_osema[子进程的sd]->s 的值仍然为1。可见，”P操作“是会成功的！这显然是不对的！按照程序的本意，父进程的“P操作”应该会阻止子进程对该信号量的获取（即阻止子进程进入临 界区）。

问题4：是这样吗？是否我理解错了？
[郝]:事实上u_osema定义为 Semaphore *u_osema[4]，其每个元素都是Semaphore *，且从内核全局semaphs中获得，所以尽管子进程拷贝了父进程的u_osema数据，但是它们都指向同一个
Semaphore指针（如果不为NULL)，这样Acquire或者Release还是操作的同一个元素。所以可以实现同步。



此外，勘误，无
[郝]:下一版会考虑多增加说明（包括如上内容）。

Steve

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