操作系统自旋锁和信号量之间的区别

在本文中，您将了解自旋锁和信号量之间的区别。但在讨论区别之前，您必须了解自旋锁和信号量。

什么是自旋锁

自旋锁是一种锁定机制。它使线程能够等待锁变为可用，即线程可以在循环或自旋中等待锁变为可用。它只持有很短的时间，在多处理器系统中非常有用。线程在获取锁之后会一直持有自旋锁直到释放。在某些实现中，如果持有锁的线程被阻塞或进入睡眠状态，自旋锁会自动释放。

自旋锁还避免了由操作系统进程重新调度或上下文切换引起的开销。此外，自旋锁是一种临时阻塞线程的有效方法。因此，自旋锁在大多数操作系统内核中被使用。但是，如果一个线程长时间持有自旋锁，可能会阻止其他线程执行。在这种情况下，其他线程会反复尝试获取锁，而持有锁的线程则不开始释放它。通常，这可能主要发生在单处理器系统中。

自旋锁的优缺点

自旋锁有各种优点和缺点。以下是自旋锁的一些优点和缺点：

优点

它不需要上下文切换，因为它是忙等待，线程不会休眠。
如果临界区（CS）较小，则有帮助。
缺点
自旋锁需要忙等待。
当锁不可用时，会浪费CPU周期并重复检查是否可访问。

什么是信号量

信号量是由多个进程共享的变量。使用信号量的主要目标是在并发环境中进行进程同步和访问控制共享资源。信号量有两个方法 wait() 和 signal() ，可以修改信号量的值。当一个进程修改信号量的值时，其他进程不能同时修改信号量的值。

此外，操作系统将信号量分为两种类型：

计数信号量
二进制信号量
计数信号量

在计数信号量中，处理多个资源。它们使用计数函数进行初始化，资源被分配直到计数达到0。请求资源的任务将被阻塞，并具有非受限制的值域。添加多个资源时，计数值增加，减少资源数量时，计数减少。

二进制信号量

在二进制信号量中，信号量的值范围从 0 到 1 。它类似于互斥锁，但不同之处在于互斥锁是一种锁定方法，而信号量是一种信号方法。当一个进程需要使用二进制信号量资源时，它调用 wait() 方法，该方法将信号量的值从 1 减少到 0 。

当进程释放资源时，它使用 signal() 方法将信号量的值增加到 1 。当一个进程需要访问资源，并且信号量的值为 0 时，它使用 wait() 方法阻塞，直到当前正在使用资源的进程释放它。

信号量的优点和缺点

信号量有各种优点和缺点。一些信号量的优点和缺点如下：

优点

它不允许多个进程进入临界区。
由于忙等待，不会浪费进程时间或资源。只有在满足某些条件时，才允许进程访问关键区域。
它允许灵活管理资源。
它允许多个线程访问临界区。

缺点

为避免死锁，必须执行等待和信号方法。
如果使用不正确，过程可能会被阻塞。这种情况称为死锁。
它可能会导致优先级反转，即低优先级进程首先可以访问关键区域，而高优先级进程稍后可以访问它。

自旋锁和信号量的主要区别

操作系统自旋锁和信号量之间的区别

在这里，您将了解自旋锁（Spinlock）和信号量（Semaphore）之间的主要区别。自旋锁和信号量之间的各种区别如下：

自旋锁可用于互斥。相反，信号量可用于互斥或计数信号量。
自旋锁一次只允许一个进程访问临界区。相反，信号量允许多个进程同时访问临界区。
自旋锁只有两个状态，即已锁定和未锁定。相反，在信号量中，互斥体的值为1或0，但如果像信号量一样使用，则可能具有不同的值。
自旋锁一次只允许一个线程获取锁并执行临界区。相反，信号量允许多个线程访问临界区。
自旋锁是一种低级别的同步机制。相反，信号量是一种信号机制。
在自旋锁中，等待锁的进程将立即访问临界区，因为该进程会不断轮询锁。相反，在信号量中等待锁的进程在锁释放后可能无法立即进入关键部分，因为它进入了睡眠状态，并在唤醒时进入关键部分。
自旋锁是一种忙等待过程。相反，信号量是一种休眠等待过程。

自旋锁和信号量的对比

在这里，您将了解自旋锁和信号量之间的对比。自旋锁和信号量之间的各种区别如下：

自旋锁	信号量
它可用于互斥。	它可用于互斥或计数信号量。
自旋锁是一种低级别的同步技术。	它是一种信号机制。
如果自旋锁持有时间过长，可能会浪费资源。	不会浪费资源和进程时间。
自旋锁非常有效，因为它们只会被阻塞很短的时间。	它会持有更长时间，并使用自旋锁来获取对其控制结构的访问。
它每次只允许一个线程获取锁并执行临界区。	它允许多个线程访问临界区。
它是一个忙等待的过程。	它是一个休眠等待的过程。
自旋锁在单处理器系统中效果不佳，因为它们会在每次轮询锁时占用处理器，并阻止任何其他进程运行。	信号量在单处理器系统中很有帮助，因为它们在等待锁时不会占用处理器。
它可能只有两个值，即锁定和解锁。	在信号量中，互斥锁的值可以是1或0，但如果用作计数信号量，它可能有不同的值。
同一时间只允许一个进程访问临界区。	同一特定时间允许多个进程访问临界区。
在持有自旋锁时，建议禁用中断。	可以在启用中断的情况下锁定它。
它仅对一个进程有效。	它可用于多个进程之间的同步。
在自旋锁中等待锁的进程将立即访问临界区，因为进程会不断轮询锁。	在信号量中等待锁的进程在锁释放后可能无法立即进入关键区域，因为进程已经进入休眠状态，只有在被唤醒时才会进入关键区域。