system V信号量

    相对于Posix信号量,system V信号量提供了更为丰富的操作,如Posix信号量一次只能增减1,而system V则没有此限制;另外,可以用一个函数(semget)创建一组(多个)信号量,而Posix信号量一次只能创建一个;因此可用其模拟Posix信号量。功能丰富的同时也决定了System V信号量的复杂性。

1)       相关函数:

头文件:<sys/sem.h>

创建或打开:semget

操作:semop  包含的操作有:挂出和等待(对应增减的信号量只可以大于1)

控制操作:semctl,主要用于初始化信号量集中信号量的初始值、获取相关状态(信号量值,semid_ds结构,相关操作的线程数信息)、删除、设置uid、gid、sem_perm.mode(读写权限)

更详细的说明可以查看man手册,如man semget将获取函数的相关说明。

2)       要点

需要注意的是,由于System V信号量的创建和初始化工作是分两步进行的(不像Posix信号量创建和初始化是一个原子操作),这就需要相关的同步工作,确保A进程创建的信号量在被其他进程使用前已经被初始化。

原理:当semget创建一个新的信号量集时,其semid_ds结构的sem_otime成员保证被置为0,因此,其他线程在成功调用semget打开信号量后,必须以IPC_STAT命令调用semctl.然后等待sem_otime变为非零值,这时就可以断定信号量已被初始化。

代码表述如下:

#define MSG_W(0400)
#define MSG_R(0200)
//permission formessage queues 660
#defineSVMSG_MODE (MSG_R | MSG_W | MSG_R >> 3 | MSG_W >> 3)
#define MAX_TIMES100
union senum {
int val;
struct semid_ds *buf;
usigned short*array;
};
int semid;
int oflag =IPC_CREAT | IPC_EXEL | SVSEM_MODE;
union senum arg;
struct semid_ds seminfo;
if (semid = semget(ftok(“/tmp/sem1”),1, oflag) >= 0)
{
         // create successed, now set theinitial value
         arg.val = 1;
         semctl(semid, 0, SETVAL, arg);
}
else if (EEXIST== errno)
{
         semid = semget(ftok(“/tmp/sem1”), 1,oflag);
         arg.buf = &seminfo;
         for (int i = 0; i < MAX_TIMES; i++)
         {
                   semctl(semid, 0, IPC_STAT,arg);
                   if (arg.buf->sem_otime !=0)
                   {
                            //here indicates initialsuccessed
                            break;
                   }
                   sleep(1);
         }
         if (MAX_TIMES == i)
         {
                  //aftertry MAX_TIMES, the semaphore still no been initialized
         }
}

<think>好的,我现在需要回答用户关于POSIX信号量System V信号量的区别及用法的问题。首先,我得回忆一下这两者的基本概念和它们在Unix/Linux系统中的位置。 POSIX信号量System V信号量都是用于进程间同步的机制,但它们的实现和用法有所不同。根据引用[2],信号量常用于互斥(mutual exclusion),所以可能需要从互斥的角度比较两者的应用场景。 首先,POSIX信号量有两种类型:命名信号量和匿名信号量。命名信号量可以在不同进程之间共享,通过名字来标识,而匿名信号量通常用于线程间,或者通过共享内存用在进程间。System V信号量则属于更传统的IPC机制,通常通过一个键值(key)来标识,并且支持信号量集,可以一次性操作多个信号量。 接下来是接口差异。POSIX信号量使用sem_open、sem_wait、sem_post等函数,而System V使用semget、semctl、semop。POSIX的接口更符合现代编程习惯,可能更易用。System V的接口相对复杂,但功能更强大,比如支持原子操作多个信号量。 在持久性方面,System V信号量默认是内核持续的,即使进程结束也会保留,除非显式删除。而POSIX命名信号量也有类似的持久性,但匿名信号量可能依赖于共享内存或文件的存在。 权限管理上,System V信号量在创建时需要设置权限标志,而POSIX信号量可能继承文件系统的权限,尤其是在使用命名信号量时,这涉及到文件系统的访问控制。 错误处理方面,POSIX信号量函数在错误时通常返回-1并设置errno,而System V的函数可能通过返回值来指示错误,需要检查全局变量errno。此外,POSIX信号量支持更多的实时选项,比如超时等待,而System V可能需要额外的实现。 性能上,POSIX信号量通常被认为更轻量,特别是在多线程环境中,而System V信号量因为更复杂的功能可能在性能上稍逊一筹,但具体可能因实现而异。 应用场景方面,POSIX更适合于多线程或需要简单同步的情况,而System V适用于需要复杂操作的进程间同步,比如需要同时调整多个信号量的值。 需要注意的是引用中的内容,比如引用[2]提到信号量用于互斥,这可能适用于两种信号量,但具体实现方式不同。而引用[3]中的结构体可能不直接相关,但需要确认是否有其他引用被误用。 最后,应该总结两者的区别,并给出使用建议,帮助用户根据具体需求选择。同时确保回答符合格式要求,使用正确的LaTeX语法,比如变量用$...$,独立公式用$$...$$,并生成相关问题。</think>### POSIX信号量System V信号量对比 #### 1. **设计目标与标准** - **POSIX信号量**: 遵循POSIX标准,设计更现代化,接口简洁,支持线程和进程间同步[^2]。 - **System V信号量**: 属于传统UNIX System V IPC机制,功能更复杂,支持信号量集(一次操作多个信号量)。 #### 2. **接口差异** - **POSIX信号量**: - 命名信号量:通过`sem_open`创建,`sem_wait`/`sem_post`操作,`sem_close`/`sem_unlink`释放。 - 匿名信号量:通过`sem_init`初始化(需配合共享内存用于进程间)。 ```c sem_t *sem = sem_open("/named_sem", O_CREAT, 0644, 1); // 初始值为1 sem_wait(sem); // 进入临界区 sem_post(sem); // 退出临界区 ``` - **System V信号量**: - 使用`semget`创建信号量集,`semop`操作信号量,`semctl`控制。 ```c key_t key = ftok("/tmp", 'A'); int semid = semget(key, 1, IPC_CREAT | 0666); struct sembuf op = {0, -1, 0}; // 对第0个信号量执行-1操作(P操作) semop(semid, &op, 1); ``` #### 3. **功能特性** - **原子操作多个信号量**: System V支持通过`semop`一次性操作多个信号量,保证原子性,而POSIX需手动实现。 - **超时等待**: POSIX支持`sem_timedwait`实现超时等待,System V需依赖其他机制(如信号)。 #### 4. **持久性与生命周期** - **POSIX命名信号量**: 与文件系统关联,需显式调用`sem_unlink`删除。 - **System V信号量**: 需调用`semctl(..., IPC_RMID)`删除,否则持续存在于内核。 #### 5. **权限管理** - **System V**: 通过`semget`的权限标志(如`0666`)控制访问。 - **POSIX命名信号量**: 依赖文件系统权限(如`/dev/shm`目录下的文件)。 #### 6. **性能** - **POSIX信号量**通常更轻量,适合高并发场景(如多线程)。 - **System V信号量**因功能复杂,性能略低,但适合需要复杂同步的进程间通信。 --- ### 应用场景 1. **POSIX信号量**: - 多线程同步(匿名信号量)。 - 简单进程间同步(命名信号量)。 2. **System V信号量**: - 需要同时操作多个信号量的场景(如资源池管理)。 - 需要持久化信号量状态的场景。 --- ### 总结对比表 | 特性 | POSIX信号量 | System V信号量 | |---------------------|--------------------------|---------------------------| | **标准** | POSIX | System V IPC | | **接口复杂度** | 简单 | 复杂 | | **信号量集支持** | 不支持 | 支持 | | **超时等待** | 支持 | 不支持 | | **持久性** | 依赖文件系统 | 内核持续 | | **典型应用** | 多线程/简单进程同步 | 复杂进程间同步 | ---
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