Linux进程间的通信——信号量
来源:互联网 发布:linux系统移植是干嘛的 编辑:程序博客网 时间:2024/06/07 05:05
信号量(semaphore)实际是一个整数,它的值由多个进程进行测试(test)和设置(set)。就每个进程所关心的测试和设置操作而言,这两个操作是不可中断的,或称“原子”操作,即一旦开始直到两个操作全部完成。测试和设置操作的结果是:信号量的当前值和设置值相加,其和或者是正或者为负。根据测试和设置操作的结果,一个进程可能必须睡眠,直到有另一个进程改变信号量的值。
信号量可用来实现所谓的“临界区”的互斥使用,临界区指同一时刻只能有一个进程执行其中代码的代码段。为了进一步理解信号量的使用,下面我们举例说明。
假设你有很多相互协作的进程,它们正在读或写一个数据文件中的记录。你可能希望严格协调对这个文件的存取,于是你使用初始值为1的信号量,在这个信号量上实施两个操作,首先测试并且给信号量的值减1,然后测试并给信号量的值加1。当第一个进程存取文件时,它把信号量的值减1,并获得成功,信号量的值现在变为0,这个进程可以继续执行并存取数据文件。但是,如果另外一个进程也希望存取这个文件,那么它也把信号量的值减1,结果是不能存取这个文件,因为信号量的值变为-1。这个进程将被挂起,直到第一个进程完成对数据文件的存取。当第一个进程完成对数据文件的存取,它将增加信号量的值,使它重新变为1,现在,等待的进程被唤醒,它对信号量的减1操作将获得成功。
本质上,信号量是一个计数器,它用来记录对某个资源(如共享内存)的存取状况。一般说来,为了获得共享资源,进程需要执行下列操作:
(1) 测试控制该资源的信号量。
(2) 若此信号量的值为正,则允许进行使用该资源。进程将信号量减1。
(3) 若此信号量为0,则该资源目前不可用,进程进入睡眠状态,直至信号量值大于0,进程被唤醒,转入步骤(1)。
(4) 当进程不再使用一个信号量控制的资源时,信号量值加1。如果此时有进程正在睡眠等待此信号量,则唤醒此进程。维护信号量状态的是Linux内核操作系统而不是用户进程。
对于一般的mutex_lock,mutex_unlock方式,如果这一段时间没有工作,那么工作线程将会不停的调用lock,unlock操作。而这样的操作毫无疑义。在这里系统给我们提供了另外一种同步机制,信号灯,Semaphore。
信号灯其实就是一个计数器,也是一个整数。每一次调用wait操作将会使semaphore值减一,而如果semaphore值已经为0,则wait操作将会阻塞。每一次调用post操作将会使semaphore值加一。将这些操作用到上面的问题中。工作线程每一次调用wait操作,如果此时链表中没有节点,则工作线程将会阻塞,直到链表中有节点。生产者线程在每次往链表中添加节点后调用post操作,信号灯值会加一。这样阻塞的工作线程就会停止阻塞,继续往下执行。
信号灯的类型为sem_t。在声明后必须调用sem_init()。需要传递两个参数,第一个参数就是你之前声明的sem_t变量,第二个必须为0。当你不再需要信号灯时,你必须调用sem_destroy()来释放资源。
等待信号灯的操作为sem_wait()。投递一个信号的操作为sem_wait()。和互斥量一样,等待信号灯也有一个非阻塞的操作,sem_trywait()。该操作在没有信号灯的时候返回EAGAIN。
而信号量就可以提供这样的一种访问机制,让一个临界区同一时间只有一个线程在访问它, 也就是说信号量是用来调协进程对共享资源的访问的。其中共享内存的使用就要用到信号量。
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