虽然 XV6 提供了自旋锁用于内核代码的并发同步，但是用户态并没有提供同步手段。我们这里尝试实现一个简单的信号量机制来为用户进程同步，内部实现上仍是建立在内核自旋锁之上，加上了阻塞睡眠的能力从而避免 “忙等” 的问题。
由于 XV6 没有提供类似共享内存这样的共享资源，我们就在系统中定义一个共享整数变量 sh_var，通过 sh_var_read() 和 sh_var_write() 进行读写操作。以此作为验证信号量工作正常的功能展示。
验证信号量的时候需要提供临界资源，因此我们在 spinlock.c 定义了 sh_var 全局变量。为了让其他内核代码能访问该变量，还需要在 defs.h 中添加 sh_var 的变量声明。
为了访问这个共享变量，需要提供 sh_var_read() 和 sh_var_write() 两个系统调用来完成读写操作。添加系统调用的方法在之前讨论过，这里就简单给出添加过程：
syscall.c 中的系统调用跳转表 syscalls[]。在 syscall.c 中提供两个外部函数声明（syscall.c#L106）。定义了共享变量以及访问的系统调用之后，我们可以在应用程序中尝试并发访问 sh_var。编写 sh_rw_nolock.c。同时还要需要修改 Makefile 的 $UPROGS，添加一个 _sh_rw_nolock\。
启动 XV6 后，执行 sh_rw_nolock，不出意外的话结果应该小于 200000，即生成的两个子程序并发访问 sh_var 的时候发生了数据踩踏。
为了实现信号量，除了创建、撤销、P 操作、V 操作外，还需要添加新的数据结构、初始化函数、调整 wakeup 唤醒操作等。
为了管理信号量我们定义了 sem 结构体，其中 resources 成员用于记录信号量中资源的数量， lock 内核自旋锁是为了让信号量的操作保持原子性，allocated 用于表示该信号量是否已经被分配使用，used 用来统计当前所需（所用）资源。
整个系统内部只有一个信号量数组 sems[128]，也就是说用户进程申请的信号量总数不超过 128 个。
为了实现信号量，我们需要增加四个系统调用，分别是：
sem_create()，其参数是信号量的初值（例如互斥量则用 1 做初值），返回值是信号量的编号，即内核变量 sems[] 数组的下标。sem_p() 则是对指定编号的信号量进行 P 操作（减一操作、down 操作），P 操作后若信号量小于 0，进程进入该事件的阻塞队列。sem_v() 则是对指定 id 的信号量进行 V 操作（增一操作、up 操作），V 操作后若信号量大于 0，则唤醒该事件中的阻塞队列中的其中一个进程。sem_free() 释放指定 id 的信号量。我们将信号量的核心实现代码放在 spinlock.c 中，而不是用独立的 C 文件，从而避免增加 Makefile 上的修改工作。
系统启动时要调用 initsem() 对信号量进行初始化。initsem() 完成的工作很简单，就是完成信号量数组的自旋锁的初始化。
然后我们在 main.c 的 main() 中插入 initsem()。为了让 main.c 能调用 initsem()，还需要在 defs.h 声明 initsem() 函数原型。
sys_sem_create() 扫描 sems[] 数组，查看里面 allocated 标志，发现未用的信号量则将其 allocated 置 1，即可返回其编号。如果扫描一次后未发现，则返回 -1。注意每次操作时需要对 sems[i] 进行加锁操作，检查完成后进行解锁。
sys_sem_free() 将指定 i 作为下标访问 sems[i] 获得当前信号量 sems[i]，然后对 sems[i].lock 加锁，判定该信号量上没有睡眠阻塞的进程，若无其他进程使用则将 sems[i].allocated 标志设置为未使用，从而释放信号量，最后对 sems[i].lock 解锁。
sys_sem_p() 将指定 i 作为下标访问 sems[i] 获得当前信号量 sem，然后用 acquire() 对 sems[i].lock 加锁，加锁成功后 sems[i].resources--，如果发现 sems[i].resources < 0 则睡眠,，否则用 realease() 解锁退出临界区并直接返回。
注意：sleep() 会将 sems[i].lock 吐出来。
sys_sem_v() 将指定 i 作为下标访问 sems[i] 获得当前信号量 sem，然后对 sem.lock 加锁， 加锁成功后 sem.resources++，如果发现 sem.resources < 1，说明有阻塞进程在等待资源，唤醒该信号量上阻塞的睡眠进程，然后解锁 sem.lock ，返回 0 表示操作成功。
由于 XV6 系统自带的 wakup 操作会将所有等待相同事件的进程唤醒，因此需要重写一个新的 wakeup 操作函数 wakup1p()，仅唤醒等待指定信号量的一个进程，从而避免 “群惊” 效应。另外，还需要在 defs.h 中声明该函数原型。
除了上述四个系统调用的核心实现代码外，还有系统调用号的设定、用户入口函数、系统调用跳转表的修改等工作，一并在此给出，以便读者操作时对照检查。
syscall.c 中的系统调用跳转表 syscalls[]。并在 syscall.c 的 syscalls[] 数组前面声明上述函数是外部函数。我们重新编写一个访问共享变量的应用程序 sh_rw_lock.c，并且加上信号量的互斥控制。修改 Makefile 为 UPROGS 添加一个 _sh_rw_lock\，重新编译生成系统。
执行 sh_rw_lock 后观察结果，其中有一个进程的结果是 20000，说明互斥锁有效。