9.3.1 信号量 IPC 原理_Linux程序设计

9.3.1 信号量 IPC 原理 
信号量通信机制主要用来实现进程间同步，信号量值用来标识系统可用资源的个数，例
如，可以使用信号量来标识一个缓冲区可用空间大小（假定缓冲区大小为 256 个字节）， 在 使
用 之前，该缓冲区没有任何内容，可用资源为 256，即可以初始化信号量为 256，每向缓冲区
写入一个字符就将信号量的值自动减 1，当信号量的值为 0 时即表示缓冲区满，资源暂不可
用；每从缓冲区中读出一个字符，将信号量的值自动加 1，如果信号量的值为 256，则表示缓
冲区中没有内容，不可读。 
最简单的信号量为二无信号量。例如对文件的写操作，因为任何时间段内只能有一个进
程写文件内容，如果某进程已经占用该文件资源，此时就可以通过设置信号量值为 0 告诉其
他进程该资源不可用，在写操作完成释放资源后，可以置该信号量值为 1 表示资源可用。 
图 9-3 所示为 Linux 信号量通信机制的概念图。在实际应用中，两个进程间通信可能会
使用多个信号量，因此，Linux 在管理时以信号量集合的概念来管理。

图 9-3 信号量通信机制概念图 
因此，通常所说的创建一个信号量实际上是创建了一个信号量集合，在这个信号量集合
中，可能有多个信号量。整个信号量集合由以下部分组成。 
l 信号量集合数据结构：在此数据结构中定义了整个信号量集合的基本属性，如访问
权限。 
l 信号量：信号量集合使用指针指向一个由数组组成的信号量单元，在此信号量单元
中存储了创建时申请的信号量。 
1．信号量集合数据结构 
信号量集合数据结构规定了此信号量的权限、指针、最近修改的时间和队列中信号量队
列信息。其定义如下： 
come from /usr/include/linux/sem.h 
/* Obsolete, used only for backwards compatibility and libc5 compiles */

struct semid_ds { 
struct ipc_perm sem_perm;/* permissions .. see ipc.h */ //权限 
__kernel_time_t sem_otime; /* last semop time */ //最近 semop 时间 
__kernel_time_t sem_ctime; /* last change time */ //最近修改时间 
struct sem *sem_base; /* ptr to first semaphore in array *///队列第一个信号量 
struct sem_queue *sem_pending;/* pending operations to be processed */ //阻塞信号量 
struct sem_queue **sem_pending_last;/* last pending operation *///最后一个阻塞信号量 
struct sem_undo *undo; /* undo requests on this array */ //undo 队列 
unsigned short sem_nsems; /* no. of semaphores in array */ 
}; 
2．信号量结构 
在一个信号量集合中可能有多个信号量，每个信号量的数据结构中成员变量主要为该信
号量的当前值。其数据结构定义如下： 
come from /usr/src/kernels/'uname –r'/include/linux/sem.h 
/* One semaphore structure for each semaphore in the system. */ 
struct sem { 
int semval; /* current value */ //信号量的值 
int sempid; /* pid of last operation */ //最近一个操作的进程号 PID 
};

 

http://www.zs5u.com/OS/UnixLinux/200901/OS_24446.html