信号量(sem)学习笔记

矫情吗；* 2021-10-18 09:36 615阅读 0赞

**信号量**是一个特殊的整数值，主要用来控制多个进程对临界资源的互斥访问，进程根据信号量来判断是否有访问的资源，而信号和信号量是不同的概念，信号是一种处理异步事件的方法，而信号量是一种进程同步机制。

信号量是一个计数器，可用于同步多进程对共享数据对象得访问，为了获得共享资源，进程需要执行以下操作：

> 1、测试控制该资源的信号量
> 
> 2、若此信号量的值为正，则进程可以使用该资源，进程将信号量值减1，表示它使用了一个资源单位
> 
> 3、若此信号量的值为0，则进程进入睡眠状态，直至信号量值大于0。当进程被唤醒后，它返回至第1步。

当进程不再使用由一个信号量控制得共享资源时，该信号量值增1.如果有进程正在睡眠以等待此信号量，则唤醒他们。

常用的信号量一般初始值为1，只控制单个资源，有时也称互斥锁，但是，信号量的初值可以是任意一正值，该值说明有多少个共享资源单位可供共享应用，信号量有以下3个特性：

1、信号量并非是一个非负值，而必须将信号量定义为含有一个或多个信号量值得集合，当创建一个信号量时，要指定该集合中的各个值。(linux/sem.h   struct semid\_ds)

struct sem

ushort\_t   semvl;

short        sempid;

ushort      semncnt;

ushort      semzcnt;

\};

2、创建信号量对其赋初值分开，这是一个致命弱点，因为不能原子地创建一个信号量集合，并且对该集合中的所有值赋初值。

3、即使没有进程使用，但他们仍然存在，因此必须考虑在进程终止时有没有释放得信号量。

以上的三个特性就导致了信号使用的复杂性。

在Linux中，系统提供了信号量的操作函数，主要有以下函数：

key_t  ftok(char *pathname,  char proj);

*     根据参数pathname和proj 来创建一个关键字，成功时返回与路径pathname相对应的一个键值，具有唯一性，失败时返回值为-1.

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

*      创建一个新信号量或者取得一个现有的信号量，key是一个关键字，可以是用ftok()函数创建的，也可以是IPC\_PRIVATE（/usr/include/bits$ vi ipc.h），nsems表明创建的信号量个数，semflg是设置信号量的访问权限标志，函数调用成功时返回信号量ID，失败则返回-1.

int semop (int semid, struct sembuf *spos, int nspos);

*        对信号量进行操作的函数，用于改变信号量的键值，semid是信号量的标志，spos是指向一个结构体数组的指针，表明要进行什么操作，nspos表明数组的元素个数，调用成功则返回0，失败则返回-1.

/usr/include/linux$ vi sem.h  （sembuf \\ semun）

Struct sembuf  （/usr/include/sys$ vi sem.h）

Unsigned short sem\_num; /\*sem index in array\*/

Short sem\_op; /\* sem operation \*/

Short sem\_flg;/\* operation flags \*/ sem\_flg&IPC\_RND 0

\};

*  如果sem\_op大于0，那么操作值加入到信号量的值中，并唤醒等待信号增加的进程；
 *  如果sem\_op为0，当信号量的值是0的时候，函数返回，否则阻塞直到信号量的值为0；
 *  如果sem\_op小于0，函数判断信号量的值加上这个负值，如果结果为0唤醒等待信号量为0的进程，如果小于0函数阻塞，如果大于0，那么从信号量里面减去这个值并返回。

int semctl (int semid, int semnum, int cmd,  union semun arg);

*        该函数得作用是对信号量进行一系列得控制，semid是要操作得信号量标志，semnum是信号量得下标，cmd是操作的命令，经常用的两个命令是：SETVAL、IPC\_RMID，arg用于设置或返回信号量信息。

Union semun

int val;

struct semid\_ds \*buf;

unsigned short \*array;

struct seminfo \*\_\_buf;

void \*\_\_pad;