在程序同步，并發運作時，保證按序地通路共享資源是十分重要的。是以引入了臨界區的概念，一次隻能有一個線程進入臨界區完成他的指令。而信号量(semaphore)的作用，類似于一個交通信号燈，它負責程序協作，是以信号量又稱為信号燈。
在Linux系統中，它提供兩種信号量：
核心信号量，由核心控制路徑使用
使用者态程序使用的信号量，這種信号量有兩種接口，POSIX信号量和SYSTEM V信号量。
信号量的本質是一個計數器。一個較為常見的用法，是為每個資源都會配置設定一個信号量。記信号量為S，除了初始化之外，有兩個标準原子操作：wait()和signal()。
System V信号量接口
semget
建立一個新信号量或取得一個已有信号量
int semget(key_t key, int num_sems, int sem_flags);
key是一個整數值(唯一非零)，可以了解成是信号量的辨別符。
num_sems指定了需要的信号量數目，通常為1。
sem_flags是一組标志，當建立一個新的信号量時，設定權限與值IPC_CREAT做按位或操作。設定了IPC_CREAT标志後，即使給出的鍵是一個已有信号量的鍵，也不會産生錯誤。而IPC_CREAT | IPC_EXCL則可以建立一個新的，唯一的信号量，如果信号量已存在，傳回一個錯誤。
函數成功傳回一個相應信号辨別符(非零)，失敗傳回-1。
semctl
直接控制信号量資訊
int semctl(int sem_id, int sem_num, int command, ...);
第二個參數是操作信号在信号集中的編号，第一個信号的編号是0。
第三個參數command通常是下面兩個值中的其中一個：
SETVAL：用來把信号量初始化為一個已知的值。
IPC_RMID：用于删除一個已經無需繼續使用的信号量辨別符。
如果有第四個參數，它通常是一個union semum結構，定義如下：
union semun
{
int val;
struct semid_ds *buf;
unsigned short *arry;
};
semop
改變信号量的值
int semop(int sem_id, struct sembuf *sem_opa, size_t num_sem_ops);
sem_id是由semget傳回的信号量辨別符，sembuf結構的定義如下：
struct sembuf{
short sem_num;//除非使用一組信号量，否則為0
short sem_op;//信号量在一次操作中需要改變的資料，-1即P(等待)操作，+1即V(發送信号)操作。
short sem_flg;//通常為SEM_UNDO,使作業系統跟蹤信号，并在程序沒有釋放該信号量而終止時，作業系統釋放信号量
};
程序同步執行個體
無信号量執行個體
#include
#include
#include
int main()
{
pid_t pid;
pid = fork();
srand(pid);
if(pid > 0) // parent process
{
char a = 'A'; // char to print
for(int i = 0; i < 10; ++i)
{
printf("%c", a);
fflush(stdout); // flush stdout buffer
sleep(1);
printf("%c", a);
fflush(stdout);
sleep(1);
}
}
else // child process
{
char b = 'B';
for(int i = 0; i < 10; ++i)
{
printf("%c", b);
fflush(stdout);
sleep(1);
printf("%c", b);
fflush(stdout);
sleep(1);
}
}
printf("n%d - finishedn", getpid());
sleep(3);
return 0;
}
運作結果
有信号量執行個體
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define SEMKEY 0x00002222 // set a key for semaphore
union semun // union for semaphore
{
int val;
struct semid_ds *buf;
unsigned short *array;
};
struct sembuf p = { 0, -1, SEM_UNDO};
struct sembuf v = { 0, +1, SEM_UNDO};
int main()
{
int sem_id = semget(SEMKEY, 1, 0666 | IPC_CREAT); // get semaphore
union semun sem_union;
sem_union.val = 1;
if(semctl(sem_id, 0, SETVAL, sem_union) < 0)
{
perror("semctl error");
return -1;
}
int pid;
pid = fork();
srand(pid);
if(pid > 0) // parent process
{
char a = 'A'; // char to print
for(int i = 0; i < 10; ++i)
{
if(semop(sem_id, &p, 1) < 0) // P operation
{
perror("semop p error");
return -1;
}
printf("%c", a);
fflush(stdout); // flush stdout buffer
sleep(1);
printf("%c", a);
fflush(stdout);
if(semop(sem_id, &v, 1) < 0) // V operation
{
perror("semop v error");
return -1;
}
sleep(1);
}
}
else // child process
{
char b = 'B'; // char to print
for(int i = 0; i < 10; ++i)
{
if(semop(sem_id, &p, 1) < 0) // P operation
{
perror("semop p error");
return -1;
}
printf("%c", b);
fflush(stdout); // flush stdout buffer
sleep(1);
printf("%c", b);
fflush(stdout);
if(semop(sem_id, &v, 1) < 0) // V operation
{
perror("semop v error");
return -1;
}
sleep(1);
}
}
printf("n%d - finishedn", getpid());
sleep(3);
if (pid > 0)
{
system("ipcrm -S 0x00002222");
}
return 0;
}
運作結果
因為設定信号量的關系，一個線程在臨界區内一定會執行兩次print()操作，是以A或B一定成對出現。
程式員燈塔
轉載請注明原文連結：Linux中的System V信号量