信号量SEM_UNDO设置

信号量的本质是计数器，只能进行两种操作等待和发送信号，即P(sv)和V(sv),他们的行为是这样的：

　　P(sv)：如果sv的值大于零，就给它减1；如果它的值为零，就挂起该进程的执行

　　V(sv)：如果有其他进程因等待sv而被挂起，就让它恢复运行，如果没有进程因等待sv而挂起，就给它加1.

 

　　举个例子，就是 两个进程共享信号量sv，一旦其中一个进程执行了P(sv)操作，它将得到信号量，并可以进入临界区，使sv减1。而第二个进程将被阻止进入临界区，因为 当它试图执行P(sv)时，sv为0，它会被挂起以等待第一个进程离开临界区域并执行V(sv)释放信号量，这时第二个进程就可以恢复执行。

内核为每个信号量集合设置了一个semid_ds结构　　

struct semid_ds {struct ipc_permsem_perm ;structsem* sem_base ; //信号数组指针ushort sem_nsem ; //此集中信号个数time_t sem_otime ; //最后一次semop时间time_t sem_ctime ; //最后一次创建时间} ;每个信号量由一个无名结构表示，它至少包含下列成员： struct {ushort_t semval ; //信号量的值short sempid ; //最后一个调用semop的进程IDushort semncnt ; //等待该信号量值大于当前值的进程数（一有进程释放资源 就被唤醒）ushort semzcnt ; //等待该信号量值等于0的进程数} ;

信号量的使用

1、创建信号量

semget函数创建一个信号量集或访问一个已存在的信号量集。

#include <sys/sem.h>

int semget (key_t key, int nsems, int semflg) ;

返回值是一个称为信号量标识符的整数，semop和semctl函数将使用它。

参数nsem指定集合中的信号量数。（若用于访问一个已存在的集合，那就可以把该参数指定为0）

参数semflg可以是SEM_R(read)和SEM_A(alter)常值的组合。也可以是IPC_CREAT或IPC_EXCL ;

 

2、打开信号量

使用semget打开一个信号量集后，对其中一个或多个信号量的操作就使用semop函数来执行。

#include <sys/sem.h>

int semop (int semid, struct sembuf * sops, unsigned nsops) ;

参数sops是一个指针，它指向一个信号量操作数组，信号量操作由sembuf结构表示：

struct sembuf{short sem_num; // 除非使用一组信号量，否则它为0short sem_op; // 信号量在一次操作中需要改变的数据，通常是两个数，// 一个是-1，即P（等待）操作，一个是+1，即V（发送信号）操作short sem_flg; // 通常为SEM_UNDO,使操作系统跟踪信号，并在进程没有释放该信号量而终止时，// 操作系统释放信号量};

参数nsops规定sops数组中元素个数。

sem_op值：

1）若sem_op为正，这对应于进程释放占用的资源数。sem_op值加到信号量的值上。（V操作）

2）若sem_op为负,这表示要获取该信号量控制的资源数。信号量值减去sem_op的绝对值。（P操作）

3）若sem_op为0,这表示调用进程希望等待到该信号量值变成0

如果信号量值小于sem_op的绝对值（资源不能满足要求），则：

（1）若指定了IPC_NOWAIT，则semop()出错返回EAGAIN。

（2）若未指定IPC_NOWAIT，则信号量的semncnt值加1（因为调用进程将进 入休眠状态），然后调用进程被挂起直至：①此信号量变成大于或等于sem_op的绝对值；②从系统中删除了此信号量，返回EIDRM；③进程捕捉到一个信 号，并从信号处理程序返回，返回EINTR。（与消息队列的阻塞处理方式 很相似）

 3、信号量操作

semctl函数对一个信号量执行各种控制操作。

#include <sys/sem.h>

int semctl (int semid, int semnum, int cmd, ...) ;

第四个参数是可选的，取决于第三个参数cmd。

参数semnum指定信号集中的哪个信号（操作对象）

参数cmd指定以下10种命令中的一种,在semid指定的信号量集合上执行此命令。

IPC_STAT   读取一个信号量集的数据结构semid_ds，并将其存储在semun中的buf参数中。

IPC_SET     设置信号量集的数据结构semid_ds中的元素ipc_perm，其值取自semun中的buf参数。IPC_RMID  将信号量集从内存中删除。

GETALL      用于读取信号量集中的所有信号量的值。

GETNCNT  返回正在等待资源的进程数目。

GETPID      返回最后一个执行semop操作的进程的PID。

GETVAL      返回信号量集中的一个单个的信号量的值。

GETZCNT   返回这在等待完全空闲的资源的进程数目。

SETALL       设置信号量集中的所有的信号量的值。

SETVAL      设置信号量集中的一个单独的信号量的值。

信号量值的初始化

　　semget并不初始化各个信号量的值，这个初始化必须通过以SETVAL命令(设置集合中的一个值)或SETALL命令(设置集合中的所有值) 调用semctl来完成。

　　SystemV信号量的设计中，创建一个信号量集并将它初始化需两次函数调用是一个致命的缺陷。一个不完备的解决方案是：在调用semget时指定IPC_CREAT | IPC_EXCL标志，这样只有一个进程（首先调用semget的那个进程）创建所需信号量，该进程随后初始化该信号量。

 

　　SEM_UNDO

　　当操作信号量(semop)时，sem_flg可以设置SEM_UNDO标识；SEM_UNDO用于将修改的信号量值在进程正常退出（调用exit退出或main执行完）或异常退出（如段异常、除0异常、收到KILL信号等）时归还给信号量。
　　如信号量初始值是20，进程以SEM_UNDO方式操作信号量减2，减5，加1；在进程未退出时，信号量变成20-2-5+1=14；在进程退出时，将修改的值归还给信号量，信号量变成14+2+5-1=20。