linux进程通信-信号量

信号灯

1.     信号量

（1）概念

信号量(又名：信号灯)与其他进程间通信方式不大相同，主要用途是保护临界资源.

进程可以根据它判定是否能够访问某些共享资源。除了用于访问控制外，还可用于进程同步。

（2）分类

二值信号灯：信号灯的值只能取0或1，类似于互斥锁。 但两者有不同：

信号灯强调共享资源，只要共享资源可用，其他进程同样可以修改信号灯的值；

互斥锁更强调进程，占用资源的进程使用完资源后，必须由进程本身来解锁。

   计数信号灯：信号灯的值可以取任意非负值

（3）步骤

a)       创建打开信号量，semget()

b)       初始化信号量，semctl()SETVAL操作。使用二维信号量时将信号量初始化为1；

c)       进行信号量的PV操作，调用semop()函数。

d)       如果不用信号量，从系统中删除他/她，使用semctl的IPC_RMID操作。

 

2.     内核实现信号灯的原理及其API函数

（1）semget

函数的作用：创建信号量

函数的原型：int semget(key_t key,int nsems,int semflg);

函数的参数：nsems:创建信号量的数目，通常取1个

            semflg:同open一样的权限

返回值：成功：信号量的标识符；出错：-1

（2）semctl

函数的作用：信号量的控制：初始化、删除等

函数的原型：int semctl(int semid,int semnum,int gmd,union semun arg);

函数的参数：semnum:通常为0，第一个信号量

            cmd:IPC_STAT：获取结构量

                IPC_SETVAL：设置为arg中的val值

                IPC_GETVAL：获取信号量的值

                IPC_RMID：从系统中删除信号量

            arg:union semun结构

返回值：cmd不同的返回值不同

    IPC_STAT、IPC_SETVAL、IPC_RMID、返回值为0；IPC_GETVAL：返回信号量的值；出错为-1

（3）semop

函数的作用：执行PV操作

函数的原型：int semop(int semid,struct sembuf * sops,size_t nsops);

函数的参数：semid:semget()函数返回的信号量标识符

            sops:指向信号量操作数组

            struct sembuf *sops;

            sem_op:-1为P操作；+1为V操作

            nsops:操作信号量的个数

返回值：成功：信号量标识符；出错：-1

 

3.     如何使用信号灯来实现进程间的同步与互斥？

信号量的同步和互斥PV（见下例）

sem1.c

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <fcntl.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/sem.h>int main(){    int fd = 0;    key_t key;    int semid;    struct sembuf sops;    int ret;    key = ftok("/home/linux/", 1);    semid = semget(key, 1, IPC_CREAT);    ret = semctl(semid, 0, SETVAL, 1);    fd = open("borad.txt", O_RDWR | O_CREAT | O_APPEND);    sops.sem_num = 0;    sops.sem_op = -1;    semop(semid, &sops, 1);    write(fd, "class math", 11);    sleep(20);    sops.sem_num = 0;    sops.sem_op = +1;    semop(semid, &sops, 1);    close(fd);    return 0;}

sem2.c

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <fcntl.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/sem.h>int main(){    int fd = 0;    key_t key;    int semid;    struct sembuf sops;    key = ftok("/home/linux/", 1);    semid = semget(key, 1, IPC_CREAT);    fd = open("borad.txt", O_RDWR | O_CREAT | O_APPEND);    sops.sem_num = 0;    sops.sem_op = -1;    semop(semid, &sops, 1);    write(fd, "class math", 11);    sleep(20);    sops.sem_num = 0;    sops.sem_op = +1;    semop(semid, &sops, 1);    close(fd);    return 0;}

运行结果：