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
Linux进程间的通信——信号量

    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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