Linux操作系統(tǒng)的信號量詳細解釋

　　Linux操作系統(tǒng)信號量是進程間通信的方法之一。下面由學習啦小編為大家整理了Linux操作系統(tǒng)的信號量詳細解釋的相關(guān)知識，希望對大家有幫助!

　　Linux操作系統(tǒng)的信號量詳細解釋一、什么是信號量

　　為了防止出現(xiàn)因多個程序同時訪問一個共享資源而引發(fā)的一系列問題，我們需要一種方法，它可以通過生成并使用令牌來授權(quán)，在任一時刻只能有一個執(zhí)行線程訪問代碼的臨界區(qū)域。臨界區(qū)域是指執(zhí)行數(shù)據(jù)更新的代碼需要獨占式地執(zhí)行。而信號量就可以提供這樣的一種訪問機制，讓一個臨界區(qū)同一時間只有一個線程在訪問它，也就是說信號量是用來調(diào)協(xié)進程對共享資源的訪問的。

　　信號量是一個特殊的變量，程序?qū)ζ湓L問都是原子操作，且只允許對它進行等待(即P(信號變量))和發(fā)送(即V(信號變量))信息操作。最簡單的信號量是只能取0和1的變量，這也是信號量最常見的一種形式，叫做二進制信號量。而可以取多個正整數(shù)的信號量被稱為通用信號量。這里主要討論二進制信號量。

　　Linux操作系統(tǒng)的信號量詳細解釋二、信號量的工作原理

　　由于信號量只能進行兩種操作等待和發(fā)送信號，即P(sv)和V(sv),他們的行為是這樣的：

　　P(sv)：如果sv的值大于零，就給它減1;如果它的值為零，就掛起該進程的執(zhí)行

　　V(sv)：如果有其他進程因等待sv而被掛起，就讓它恢復運行，如果沒有進程因等待sv而掛起，就給它加1.

　　舉個例子，就是兩個進程共享信號量sv，一旦其中一個進程執(zhí)行了P(sv)操作，它將得到信號量，并可以進入臨界區(qū)，使sv減1。而第二個進程將被阻止進入臨界區(qū)，因為當它試圖執(zhí)行P(sv)時，sv為0，它會被掛起以等待第一個進程離開臨界區(qū)域并執(zhí)行V(sv)釋放信號量，這時第二個進程就可以恢復執(zhí)行。

　　Linux操作系統(tǒng)的信號量詳細解釋三、Linux的信號量機制

　　Linux提供了一組精心設(shè)計的信號量接口來對信號進行操作，它們不只是針對二進制信號量，下面將會對這些函數(shù)進行介紹，但請注意，這些函數(shù)都是用來對成組的信號量值進行操作的。它們聲明在頭文件sys/sem.h中。

　　1、semget函數(shù)

　　它的作用是創(chuàng)建一個新信號量或取得一個已有信號量，原型為：

　　[cpp] view plain copy print?

　　int semget(key_t key, int num_sems, int sem_flags);

　　第一個參數(shù)key是整數(shù)值(唯一非零)，不相關(guān)的進程可以通過它訪問一個信號量，它代表程序可能要使用的某個資源，程序?qū)λ行盘柫康脑L問都是間接的，程序先通過調(diào)用semget函數(shù)并提供一個鍵，再由系統(tǒng)生成一個相應(yīng)的信號標識符(semget函數(shù)的返回值)，只有semget函數(shù)才直接使用信號量鍵，所有其他的信號量函數(shù)使用由semget函數(shù)返回的信號量標識符。如果多個程序使用相同的key值，key將負責協(xié)調(diào)工作。

　　第二個參數(shù)num_sems指定需要的信號量數(shù)目，它的值幾乎總是1。

　　第三個參數(shù)sem_flags是一組標志，當想要當信號量不存在時創(chuàng)建一個新的信號量，可以和值IPC_CREAT做按位或操作。設(shè)置了IPC_CREAT標志后，即使給出的鍵是一個已有信號量的鍵，也不會產(chǎn)生錯誤。而IPC_CREAT | IPC_EXCL則可以創(chuàng)建一個新的，唯一的信號量，如果信號量已存在，返回一個錯誤。

　　semget函數(shù)成功返回一個相應(yīng)信號標識符(非零)，失敗返回-1.

　　2、semop函數(shù)

　　它的作用是改變信號量的值，原型為：

　　[cpp] view plain copy print?

　　int semop(int sem_id, struct sembuf *sem_opa, size_t num_sem_ops);

　　sem_id是由semget返回的信號量標識符，sembuf結(jié)構(gòu)的定義如下：

　　[cpp] view plain copy print?

　　struct sembuf{

　　short sem_num;//除非使用一組信號量，否則它為0

　　short sem_op;//信號量在一次操作中需要改變的數(shù)據(jù)，通常是兩個數(shù)，一個是-1，即P(等待)操作，

　　//一個是+1，即V(發(fā)送信號)操作。

　　short sem_flg;//通常為SEM_UNDO,使操作系統(tǒng)跟蹤信號，

　　//并在進程沒有釋放該信號量而終止時，操作系統(tǒng)釋放信號量

　　};

　　3、semctl函數(shù)

　　該函數(shù)用來直接控制信號量信息，它的原型為：

　　[cpp] view plain copy print?

　　int semctl(int sem_id, int sem_num, int command, ...);

　　如果有第四個參數(shù)，它通常是一個union semum結(jié)構(gòu)，定義如下：

　　[cpp] view plain copy print?

　　union semun{

　　int val;

　　struct semid_ds *buf;

　　unsigned short *arry;

　　};

　　前兩個參數(shù)與前面一個函數(shù)中的一樣，command通常是下面兩個值中的其中一個

　　SETVAL：用來把信號量初始化為一個已知的值。p 這個值通過union semun中的val成員設(shè)置，其作用是在信號量第一次使用前對它進行設(shè)置。

　　IPC_RMID：用于刪除一個已經(jīng)無需繼續(xù)使用的信號量標識符。