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进程间同步之--信号量
信号量分有名和无名信号量。它们的区别和管道及命名管道的区别类似。有名信号量要求创建一个文件,而无名信号量则直接保存在内存中。
一,Posix信号量
Posex信号量接口总结(见下图):
上面一行是有名信号量,可于fifo相类比,其值保存在文件中,可用于进程和线程同步;
下面一行是无名信号量,可与pipe相类比,其值保存在内存中,可用于进程和线程同步;
中间部分,是两者的公用接口。
sem_open() sem_close(),sem_unlink() //有名信号量
\ |sem_wait(),sem_post() |/
/ |sem_trywait(),sem_getvalue()|\sem_destroy() //无名信号量
sem_init()
1.公共接口
1.1 接口函数说明
#include
int sem_wait(sem_t *sem);
测试所指定信号量的值,它的操作是原子的。
若sem>0,那么它减1并立即返回。
若sem==0,则睡眠直到sem>0,此时立即减1,然后返回。
int sem_trywait(sem_t *sem);
其他的行为和sem_wait一样,除了:
若sem==0,不是睡眠,而是返回一个错误EAGAIN。
int sem_post(sem_t *sem);
把指定的信号量sem的值加1;
呼醒正在等待该信号量的任意线程。
int sem_getvalue(sem_t *sem, int *sval);
取回信号量sem的当前值,把该值保存到sval中。
若有1个或更多的线程或进程调用sem_wait阻塞在该信号量上,该函数返回两种值:
1) 返回0
2) 返回阻塞在该信号量上的进程或线程数目
linux采用返回的第一种策略。
注意:在这些函数中,只有sem_post是信号安全的函数,它是可重入函数。
1.2 接口使用的一般流程
sem_init(&sem);
sem_wait(&sem);
critical area;
sem_post(&sem);
remainder area
2.无名信号量
无名信号量是保存在变量类型为sem_t的内存中。
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
1)pshared==0 用于同一多线程的同步;
2)若pshared>0 用于多个进程间的同步,此时sem必须放在共享内存中。
int sem_destroy(sem_t *sem);
只能销毁由sem_init初始化的信号量,否则后果不可预料也。
例1:
多线程使用信号量的简单例子:
/*
* simple_sem_app.c
*/
#include "all.h"
/* 每个字符输出的间隔时间 */
#define TEN_MILLION 5000000L
#define BUFSIZE 1024
void *threadout(void *args);
int main(int argc, char *argv[])
{
int error;
int i;
int n;
sem_t semlock;
pthread_t *tids;
if (argc != 2) {
fprintf (stderr, "Usage: %s numthreads\n", argv[0]);
return 1;
}
n = atoi(argv[1]);
tids = (pthread_t *)calloc(n, sizeof(pthread_t));
if (tids == NULL) {
perror("Failed to allocate memory for thread IDs");
return 1;
}
if (sem_init(&semlock, 0, 1) == -1) {
perror("Failed to initialize semaphore");
return 1;
}
for (i = 0; i 0) /* father break */
break;
snprintf(buffer, BUFSIZE,
"i:%d process ID:%ld parent ID:%ld child ID:%ld\n",
i, (long)getpid(), (long)getppid(), (long)childpid);
c = buffer;
if (getnamed(argv[3], &semlockp, 1) == -1) {
perror("Failed to create named semaphore");
return 1;
}
while (sem_wait(semlockp) == -1) /* entry section */
if (errno != EINTR) {
perror("Failed to lock semlock");
return 1;
}
while (*c != '\0') { /* critical section */
fputc(*c, stderr);
c++;
for (i = 0; i
struct semid_ds {
struct ipc_perm sem_perm; /* 信号量集的操作许可权限 */
struct sem *sem_base; /* 某个信号量sem结构数组的指针,
当前信号量集中的每个信号量对应其中一个数组元素 */
ushort sem_nsems; /* sem_base 数组的个数 */
time_t sem_otime; /* 最后一次成功修改信号量数组的时间 */
time_t sem_ctime; /* 成功创建时间 */
};
struct sem {
ushort semval; /* 信号量的当前值 */
short sempid; /* 最后一次返回该信号量的进程ID号 */
ushort semncnt; /* 等待semval大于当前值的进程个数 */
ushort semzcnt; /* 等待semval变成0的进程个数 */
};
2, 信号量操作函数
a. 创建和打开信号量
int semget(key_t key, int nsems, int oflag)
(1) nsems>0 : 创建一个信的信号量集,指定集合中信号量的数量,一旦创建就不能更改。
(2) nsems==0 : 访问一个已存在的集合
(3) 返回的是一个称为信号量标识符的整数,semop和semctl函数将使用它。
(4) 创建成功后一下结构被设置:
.sem_perm 的uid和gid成员被设置成的调用进程的有效用户ID和有效组ID
.oflag 参数中的读写权限位存入sem_perm.mode
.sem_otime 被置为0,sem_ctime被设置为当前时间
.sem_nsems 被置为nsems参数的值
.而于该集合中的每个信号量不初始化,这些结构是在semctl,用参数SET_VAL,SETALL初始化的。
b. 设置信号量的值
int semop(int semid, struct sembuf *opsptr, size_t nops);
(1) semid 是semget返回的semid
(2) nops : 是数组opsptr的个数
(3) opsptr : 是操作结构的数组
struct sembuf {
short sem_num; /* 信号量的数目: 0,1,...,nsems-1 */
short sem_op; /* 信号量操作 */
short sem_flg; /* 操作表示符 */
};
(4) 若sem_op 是正数,其值就加到semval上;
若sem_op 是0,那么调用者希望等到semval变为0,如果semval是0就反回;
若sem_op 是负数,那么调用者希望等待semval变为大于或等于sem_op的绝对值.
(5) sem_flg
SEM_UNDO 由进程自动释放信号量
IPC_NOWAIT 不阻塞
c. 对信号量集实行控制操作
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ../* union semun arg */);
其中semid是信号量集合,semnum是信号在集合中的序号,
union semun
{
int val; /* cmd == SETVAL */
struct semid_ds *buf /* cmd == IPC_SET或者 cmd == IPC_STAT */
ushort *array; /* cmd == SETALL, 或 cmd = GETALL */
};
cmd是控制命令,参数可选
cmd取值如下:
GETVAL, SETVAL : semid集合中semnum信号量当前的semval值
GETALL,SETALL :semid集合中所有信号量的值。
IPC_RMID:删除semid信号量集
GETPID:返回最后成功操作该信号的进程号。
IPC_STAT:返回semid集合中的struct semid_ds结构。
例子:
/* my_sem.c */
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main (int argc, char **argv)
{
key_t ipckey;
int semid;
/*建立两个信号灯结构*/
struct sembuf sem[2]; /* sembuf defined in sys/sem.h */
/* 创建IPC Key */
ipckey = ftok("/tmp/rich", 42);
/* 创建信号量. 4 == READ, 2 == ALTER */
semid = semget(ipckey, 1, 0666 | IPC_CREAT);
if (semid
本文来自ChinaUnix博客,如果查看原文请点:http://blog.chinaunix.net/u/28197/showart_2158275.html |
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