Linux信号量

Posted 2022-11-19 蓝乐

【Linux】信号量（semaphore）

• 为什么要有信号量
• 什么是信号量？
• 信号量的操作
• 信号量操作的原子性
• 信号量相关函数操作

本文对于进程间通信的信号量进行简略的介绍。
关于进程间通信可以参考之前的文章：进程间通信

为什么要有信号量

之前我们在讲进程间通信时介绍过管道，消息队列，共享内存等方式。我们知道，进程之间是相互独立的，那么为了通信，就需要借助同一份资源（内存）来进行，如果不对这份资源加以保护的话，就可能会造成数据不一致的问题。而这种资源就是临界资源。
信号量就是为此而诞生的。

什么是信号量？

简单来说，信号量本质上就是一个计数器，它是用来对临界资源进行计数的。

信号量的操作

当进程需要使用临界资源时，会发起申请，而一旦申请成功，那么信号量的值会减1，直到信号量的值减为0后，后面的进程再来申请临界资源时，就需要等待资源释放才能申请成功，这也叫做一个P操作；同样的，进程释放临界资源，信号量的值会+1，这也叫做一个V操作。

信号量操作的原子性

我们已经知道，信号量是在保护临界资源这一方面发挥作用，那么所有进程要申请临界资源，就需要看见同一个信号量，也就是说，信号量本质也是一个临界资源，那么进程在操作时如何保证信号量的安全使用？其实，信号量的PV操作是原子的，能够在进程申请资源时保证自己的安全。
如果信号量的值为1，那么信号量的值要么为1，要么为0，也就是说，对于这个信号量所保护的临界资源，只能同时有一个进程申请成功，即这个信号量是一个二元信号量，这本身是一种互斥语义。

信号量相关函数操作

#include <sys/sem.h>

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

函数semget()应返回与key相关的信号量标识符。参数key等于IPC_PRIVATE，nsems指定创建信号量的个数（也就是说系统允许一次创建多个信号量），semflg，一般取0即可。

我们可以通过ipcs -u 来查看信号量的使用情况：

本文仅对信号量作基本了解，总结来说，信号量本质就是管理临界资源的计数器，在保护临界资源上起主要作用。