进程间通讯之信号量

信号量：进程同步控制

共享资源（临界资源）：同一时刻只允许一个进程使用的资源

临界区 ---》使用临界资源的代码区域

原子操作 ----》不能被中断的操作

P、V操作：

P操作 -1 使用资源之前进行P操作

V操作 +1 使用资源之后释放资源

信号量定义：对资源访问控制的计数器。当其>0时，计数器的值代表能被访问的临界资源的个数。当其<0时，代表等待使用临界资源的进程个数。

信号量操作：

创建获取：

int semget((key_t) key, int nsems, int flg);

如果semget调用的是创建信号量集，那么nsems就代表信号量集中信号量的个数。否则，nsems无作用。

参数解释：

key：所创建或打开信号量集的键值。需要是唯一的非零整数。
nsems：创建的信号量集中的信号量的个数，该参数只在创建信号量集时有效。几乎总是取值为1.
flag：调用函数的操作类型，也可用于设置信号量集的访问权限，两者通过 | 表示
返回值说明：
　　如果成功，则返回信号量集的IPC标识符（一个正数）。
　　如果失败，则返回-1，errno被设定成以下的某个值
EACCES：没有访问该信号量集的权限
EEXIST：信号量集已经存在，无法创建
EINVAL：参数nsems的值小于0或者大于该信号量集的限制；或者是该key关联的信号量集已存在，并且nsems
　　大于该信号量集的信号量数
ENOENT：信号量集不存在，同时没有使用IPC_CREAT
ENOMEM ：没有足够的内存创建新的信号量集
ENOSPC：超出系统限制

初始化：

对于新创建的信号量集进行初始化

int semctl(int semid, int num, int cmd/*SETVAL*/, union semun un);

sem_id是由semget返回的信号量标识符。

sem_num与前面一个函数相同。

cnd：表示将要采取的动作。最常用的两个值如下：

SETVAL：用来把信号量初始化为一个已知的值。这个值通过union semun中的val成员设置。其作用是在信号量第一次使用之前对它进行设置。

IPC_RMID：用于删除一个无需继续使用的信号量标志符。

semun联合结构的定义：

1. semun是在linux/sem.h中定义的：

2. union semun

3. {

4. int val;/*value for SETVAL*/

5. struct semid_ds *buf;/*buffer for IPC_STAT&IPC_SET*/

6. ushort *array;/*array for GETALL&SETALL*/

7. struct seminfo *__buf;/*buffer for IPC_INFO*/

8. void *__pad;

9. };

注：初始化时是对信号量集中某一信号量的下标进行初始化。

P操作：使用临界资源之前-1

V操作：使用临界资源之后+1

int semop(int semid, struct sembuf buf[], size_t nops);

参数解释：

参数semid是一个通过semget函数返回的一个信号量标识符

参数nops标明了参数semoparray所指向数组中的元素个数

参数buf是一个struct sembuf结构类型的数组指针，

结构sembuf来说明所要执行的操作，其定义如下：

1. struct sembuf

2. {

3. unsigned short sem_num;

4. short sem_op;

5. short sem_flg;

6. } ;

释放：int semctl(int semid, int num, int cmd/*IPC_RMID*/);

初始化及最后的释放都是有一个函数完成，只是其中的参数不一样。

首先创建一个sem.h文件来保存一些声明及头文件。

#ifndef __SEM_H
#define __SEM_H

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
#include <sys/sem.h>

union semun
{
int val;
};

void sem_get();
void sem_p();
void sem_v();
void sem_del();

#endif

再创建一个sem.c文件来对函数实现

#include "sem.h"

int semid = -1;

void sem_get() // 创建或者获取信号量集。
{
semid = semget((key_t)1234, 1, 0664);
if(semid == -1)
{
  semid = semget((key_t)1234, SIZE, IPC_CREAT | 0664);
  if(semid == -1)
  {
   perror("");
   exit(0);
  }

  // 初始化新创建的信号量集
  union semun un;
  un.val = 1;
  semctl(semid, 0, SETVAL, un);
}
}
void sem_p() // 完成P操作
{
struct sembuf buf;
buf.sem_num = 0;
buf.sem_op = -1;
buf.sem_flg = SEM_UNDO;

semop(semid, &buf, 1);
}
void sem_v() // 完成V操作
{
struct sembuf buf;
buf.sem_num = 0;
buf.sem_op = 1;
buf.sem_flg = SEM_UNDO;

if(-1 == semop(semid, &buf, 1))
{
perror("");
}
}
void sem_del() // 释放信号量集
{
semctl(semid, 0, IPC_RMID);
}

完成这两个文件之后我们就将信号量的主体部分实现了，现在就是调用我们实现的各个函数就能够实现进程间的同步控制。例如：

A进程代码：

#include "sem.h"

int main()
{
sem_get();
sem_p();
int i = 0;
for(;i < 20; ++i)
{
sleep(1);
printf("sema running\n");
}

sem_v();
}

B进程代码：

#include "sem.h"

int main()
{
sem_get();
sem_p();
int i = 0;
for(;i < 10; ++i)
{
sleep(1);
printf("semb running\n");
}

sem_v();

sem_del();
}

使用信号量后执行A、B时永远是A先执行完B才开始执行，B开始时是阻塞状态。

进程间通讯之信号量

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