进程间通信之信号量

       信号量的本质是一种数据操作锁，其本身不具有数据交换的能力，而是通过控制其他的通信资源（文件、外部设备）来实现进程间通信，它本身只是一种外部资源的标识。信号量在此过程中负责数据的互斥、同步等功能。

   当请求一个信号量来表示资源时，进程需要读取信号量的值来判断资源是否可用。大于0，资源可以请求，等于0，无资源可用，进程会进入睡眠状态直至资源可用。当进程不再使用一个信号量量控制的共享资源时，信号量的值+1，对信号量的值进行的增减操作均为原子操作，因为在信号量的创建及初始化上，不能保证操作均为原子性。

   信号量的作用：

   可以通过生成并使用令牌来授权，在任一时刻只能有一个执行线程访问代码的临界区域（执行数据更新的代码需要独占式地执行），信号量可让一个临界区间同一时间只有一个线程在访问它。

   信号量的工作原理：

  （1）P(sv)操作：若sv的值大于0，则给sv的值减1；若它的值为0，就挂起该进程的执行；

   (2) V(sv)操作：若有其他进程因等待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；

   注意：P、V操作总是成对出现.

   通常使用：

   ipcs -s          查看信号量

   ipcrm -s semid   删除信号量

   信号量的创建及使用如下所示（以父子进程为例，申请二元信号量集，初始值设为1）：

程序代码：

    comm.h

 comm.c

   semop操作中：sembuf结构的sem_flg成员可以为0、IPC_NOWAIT、SEM_UNDO 。为SEM_UNDO时，它将使操作系统跟踪当前进程对这个信号量的修改情况，如果这个进程在没有释放该信号量的情况下终止，操作系统将自动释放该进程持有的资源。

   若使用SEM_UNDO标志，则操作系统将自动释放该进程持有的信号量，从而使得另外一个进程可以继续工作。若没有这个标志，另外一个进程将P操作永远阻塞。

   （1）子进程异常退出时，设置了SEM_UNDO

     

   （2）子进程异常退出时，未设置时

     

   （3）子进程未异常退出，父子进程均上锁时

     

server.c

   对信号量的几点说明：

  （1）信号量相当于描述临界资源的计数器，信号量必须先被申请；

  （2）信号量本身也是一种临界资源，其P、V操作具有原子性，即要么被申请到，要么未被申请到，只有这两种可能；

  （3）二元信号量相当于一把互斥锁；

  （4）信号量属于进程通信范畴，仅能保证数据传输的安全性；

  （5）信号量的生命周期为“随内核”，即必须用户手动删除；

  （6）信号量自带同步与互斥机制；