linux进程间通信之System V 信号量(semaphore)用法详解

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linux进程间通信之System V 信号量(semaphore)用法详解

2024-07-17 03:19| 来源: 网络整理| 查看: 265

信号量是一种不同进程或不同线程间的同步方法,有System V信号量和Posix信号量。本文介绍System V 信号量,其在内核中维护,可用于进程间或线程间的同步,本文只介绍进程间同步。

信号量一般有两种,二值信号量(binary semaphore)和计数信号量(counting semaphore)。二值信号量: 顾名思义,其值只有两种0或1,相当于互斥量,当值为1时资源可用;而当值为0时,资源被锁住,进程阻塞无法继续执行。计数信号量: 其值是在0到某个限制值之间的信号量。

System V信号量是指的计数信号量集(set of counting semaphores),是一个或多个信号量的集合,其中每个都是计数信号量。(注:System V 信号量是计数信号量集,Posix 信号量是单个计数信号量。)

System V 信号量函数头文件及相关函数原型:#include int semget(key_t key, int nsems, int oflag);功能:创建一个信号量集或访问一个已经存在的信号量集返回值:成功返回非负的标识符,出错返回-1参数:key是信号量的键值,多个进程可以通过这个键值访问同一个信号量;nsems参数指定信号量集合中的信号量数,一般设为1,如果不创建新的信号量集,只是访问一个已经存在的集合,可以把该参数设为0,一旦创建完一个信号量集,就不能改变其中的信号量数;oflag同open()权限位,IPC_CREAT标示创建新的信号量,如果或上IPC_EXCL,若信号量已存在则出错,如果没有或上IPC_EXCL,若信号量存在也不会出错。

int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ... /*union semun arg */);功能: 信号量控制操作。返回值:若成功,根据cmd不同返回不同的值,IPC_STAT,IPC_SETVAL,IPC_RMID返回0,IPC_GETVAL返回信号量当前值;出错返回-1.参数:semid标示操作的信号量集;semnum标示该信号量集内的某个成员(0,1等,直到nsems-1),semnum值仅仅用于GETVAL,SETVAL,GETNCNT,GETZCNT,GETPID,通常取值0,也就是第一个信号量;cmd:指定对单个信号量的各种操作,IPC_STAT,IPC_GETVAL,IPC_SETVAL,IPC_RMID;arg: 可选参数,取决了第三个参数cmd。

int semop(int semid, struct sembuf *opstr, size_t nops);功能:操作信号量,P,V 操作返回值:成功返回信号量标识符,出错返回-1参数:semid:信号量集标识符;nops是opstr数组中元素数目,通常取值为1;opstr指向一个结构数组struct sembuf{short sem_num;short sem_op;short sem_flg;}

一般编程步骤:1. 创建信号量或获得在系统中已存在的信号量    1). 调用semget().    2). 不同进程使用同一个信号量键值来获得同个信号量2. 初始化信号量   1).使用semctl()函数的SETVAL操作   2).当使用二维信号量时,通常将信号量初始化为13.进行信号量PV操作   1). 调用semop()函数   2). 实现进程之间的同步和互斥4.如果不需要该信号量,从系统中删除  1).使用semctl()函数的IPC_RMID操作

代码举例,父子进程间的同步sem_test.c

#include #include #include #include #include #include #include #define USE_SYSTEMV_SEM 1 #define DELAY_TIME 2 union semun {     int val;     struct semid_ds *buf;     unsigned short *array; }; // 将信号量sem_id设置为init_value int init_sem(int sem_id,int init_value) {     union semun sem_union;     sem_union.val=init_value;     if (semctl(sem_id,0,SETVAL,sem_union)==-1) {         perror("Sem init");         exit(1);     }     return 0; } // 删除sem_id信号量 int del_sem(int sem_id) {     union semun sem_union;     if (semctl(sem_id,0,IPC_RMID,sem_union)==-1) {         perror("Sem delete");         exit(1);     }     return 0; } // 对sem_id执行p操作 int sem_p(int sem_id) {     struct sembuf sem_buf;     sem_buf.sem_num=0;//信号量编号     sem_buf.sem_op=-1;//P操作     sem_buf.sem_flg=SEM_UNDO;//系统退出前未释放信号量,系统自动释放     if (semop(sem_id,&sem_buf,1)==-1) {         perror("Sem P operation");         exit(1);     }     return 0; } // 对sem_id执行V操作 int sem_v(int sem_id) {     struct sembuf sem_buf;     sem_buf.sem_num=0;     sem_buf.sem_op=1;//V操作     sem_buf.sem_flg=SEM_UNDO;     if (semop(sem_id,&sem_buf,1)==-1) {         perror("Sem V operation");         exit(1);     }     return 0; } int main() {     pid_t pid; #if USE_SYSTEMV_SEM     int sem_id;     key_t sem_key;     sem_key=ftok(".",'A');     printf("sem_key=%x\n",sem_key);     //以0666且create mode创建一个信号量,返回给sem_id     sem_id=semget(sem_key,1,0666|IPC_CREAT);     printf("sem_id=%x\n",sem_id);     //将sem_id设为1     init_sem(sem_id,1); #endif     if ((pid=fork())


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