进程间通信之信号量

Posted 2020-07-13

本质：计数器。当前资源个数
生命周期：随内核
本身不具有数据交换的功能，是通过控制其他通信资源（文件、外部设备）来实现进程间通信，本身是一种外部资源的标识。在此过程中负责数据操作的互斥与同步功能。
互斥：独占临界资源（排他）
同步：建立在互斥基础上（顺序性）
主要作用：协调进程对共享资源的访问，保证在任一时刻，只有一个执行线程访问代码的临界区域。（其中共享内存的使用就要用到信号量）
操作：
p操作：申请资源（以信号量集为单位申请）
v操作：释放资源



int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);   //系统调用它用来执行在信号量集上的控制操作
或者int semctl(int semid,int semnum,int cmd, /*union semun arg*/);
     semid：信号量集IPC标识符
     semnum：操作信号在信号量集中的编号（第一个信号的编号是0）
     cmd中的操作：
                              IPC_STAT：读取一个信号量集的数据结构semid_ds，将其存储在semun中的buf参数中
                              IPC_SET：设置信号量集的数据结构semid_ds的元素ipc_perm，其值取自semun中的buf参数
                              IPC_RMID：将信号量集从内存中删除
                              IPC_SETVAL：设置信号量集中的一个单独的信号量的值
     arg：代表一个semun的实例（它是一个联合类型的副本，而不是一个指向联合类型的指针）   
              union semun
               {
                    int val;   //value for SETVAL
                    struct semid_ds   *buf;     //buffer for IPC_STAT&IPC_SET，代表内核中使用的信号量的数据结构
                    unsigned short   *array;     //array for GETALL&SETALL，指针
                    struct seminfo   *__buf;     //buffer for IPC_INFO
               };
               struct semid_ds
               {
                    struct ipc_perm sem_perm;  //Ownership and permissions
                    time_t sem_otime;  //last semop time
                    time_t sem_ctime;  //last change time
                    unsigned short sem_nsems;  //No. of semaphores in set
               };
     成功：返回一个正数
     失败：-1
int semget(key_t key, int nsems, int semflg);      //获取与某个键关联的信号量集标识
     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
     成功：返回信号量集IPC标识符
     失败：-1
int semop(int semid, struct sembuf * sops, unsigned nsops);   //P、V操作通过调用semop函数实现，大于0表示当前可用的资源数的数量，小于0表示等待使用该资源的进程个数
     semid：信号集的识别码，通过semget获取
     sops：指向存储信号操作结构的数组指针
                struct sembuf
                {
                    unsigned short sem_num;  //semaphore number，操作信号在信号集中的编号，第一个编号是0
                    short sem_op;  //semaphore operation
                    short sem_flg;  //operation flags
                };
                    sem_op：若其值为正数，该值会加到现有的信号内含值中。通常用于释放所控资源的使用权；若其值为负数，而其绝对值又大于信号的现值，操作会阻塞，直到信号值大于或等于sem_op的绝对值。通常用于获取资源的使用权；若其值为0，则操作将暂时阻塞，直到信号的值变为0
                    sem_flg：信号操作标志
                                   IPC_NOWAIT  //对信号的操作不能满足时，semop()不会阻塞，并立即返回
                                   IPC_UNDO  //程序结束时（不论正常或异常），保证信号值会被重设为semop()调用前的值。避免程序在异常情况下结束时未将锁定的资源解锁，造成该资源永远锁定
     nsops：信号操作结构的数量，恒大于或等于1
     
     成功：0
     失败：-1