信号量

最新推荐文章于 2020-12-09 16:51:54 发布

原创最新推荐文章于 2020-12-09 16:51:54 发布 · 5.1k 阅读

0 ·

CC 4.0 BY-SA版权

Linux 专栏收录该内容

33 篇文章

订阅专栏

本文详细介绍了如何使用POSIX信号量进行进程间同步，包括信号量的创建、初始化、操作及删除过程。通过具体实例展示了信号量在实际应用中的工作原理。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>

union semun
{
 int val;  
 struct semid_ds  *buf; 
 unsigned short *array;
}sem_union;

static int set_semvalue(void);
static void del_semvalue(void);
static int semaphore_p(void);
static int semaphore_v(void);

static int sem_id;

int main(int argc, char **argv)
{
    int i;
    int pause_time;
    char op_char = 'O';

    srand((unsigned int)getpid());

    sem_id = semget((key_t)1234, 1, 0666 | IPC_CREAT);

    if(argc > 1)
    {
        if(!set_semvalue())
        {
            fprintf(stderr, "Failed to initialize semaphore\n");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        op_char = 'X';
        sleep(2);
    }

    for(i=0;i<10;i++)
    {
	sleep(2);
        if(!semaphore_p()) exit(EXIT_FAILURE);
        printf("%c", op_char); fflush(stdout);
        pause_time = rand() % 3;
        sleep(pause_time);
        printf("%c", op_char); fflush(stdout);

        if(!semaphore_v()) exit(EXIT_FAILURE);

        pause_time = rand() % 2;
        sleep(pause_time);
    }


    printf("\n%d - finished\n", getpid());

    if(argc > 1)
    {
        sleep(10);
        del_semvalue();
    }

    exit(EXIT_SUCCESS);
    }


static int set_semvalue(void)
{
 //   union semun sem_union;

    sem_union.val = 1;
    if(semctl(sem_id, 0, SETVAL,sem_union) == -1) return 0;
    return 1;
}

static void del_semvalue(void)
{
   // union semun sem_union;

    if(semctl(sem_id, 0, IPC_RMID,sem_union) == -1)
        fprintf(stderr, "Failed to delete semaphore/n");
}


static int semaphore_p(void)
{
    struct sembuf sem_b;

    sem_b.sem_num = 0;
    sem_b.sem_op = -1;
    sem_b.sem_flg = SEM_UNDO;
    if(semop(sem_id, &sem_b, 1) == -1)
    {
        fprintf(stderr, "semaphore_p failed/n");
        return 0;
    }
    return 1;
}


static int semaphore_v(void)
{
    struct sembuf sem_b;

    sem_b.sem_num = 0;
    sem_b.sem_op = 1;
    sem_b.sem_flg = SEM_UNDO;
    if(semop(sem_id, &sem_b, 1) == -1)
    {
        fprintf(stderr, "semaphore_v failed/n");
        return 0;
    }
    return 1;
}

[root@localhost one]# ./sem 1 &
[1] 3195
[root@localhost one]# ./sem
OOXXXXOOOOXXOOXXOOXXOOXXOOXXOOXXOOXXOOX
3196 - finished
[root@localhost one]# X
3195 - finished

int semop(int sem_id, struct sembuf *sem_ops, size_t num_sem_ops);
第一个参数，sem_id，是由semget函数所返回的信号量标识符。第二个参数，sem_ops，是一个指向结构数组的指针，其中的每一个结构至少包含下列成员：
struct sembuf {
    short sem_num;
    short sem_op;
    short sem_flg;
}

第一个成员，sem_num，是信号量数目，通常为0，除非我们正在使用一个信号量数组。sem_op成员是信号量的变化量值。（我们可以以任何量改变信号量值，而不只是1）通常情况下中使用两个值，-1是我们的P操作，用来等待一个信号量变得可用，而+1是我们的V操作，用来通知一个信号量可用。

最后一个成员，sem_flg，通常设置为SEM_UNDO。这会使得操作系统跟踪当前进程对信号量所做的改变，而且如果进程终止而没有释放这个信号量，如果信号量为这个进程所占有，这个标记可以使得操作系统自动释放这个信号量。将sem_flg设置为SEM_UNDO是一个好习惯

SETVAL：用于初始化信号量为一个已知的值。所需要的值作为联合semun的val成员来传递。在信号量第一次使用之前需要设置信号量。
IPC_RMID：当信号量不再需要时用于删除一个信号量标识。

semctl函数依据command参数会返回不同的值。对于SETVAL与IPC_RMID，如果成功则会返回0，否则会返回-1。

原型：void srand(unsigned seed);

用法：srand和rand()配合使用产生伪随机数序列。rand函数在产生随机数前，需要系统提供的生成伪随机数序列的种子，rand根据这个种子的值产生一系列随机数。如果系统提供的种子没有变化，每次调用rand函数生成的伪随机数序列都是一样的。srand(unsigned seed)通过参数seed改变系统提供的种子值，从而可以使得每次调用rand函数生成的伪随机数序列不同，从而实现真正意义上的“随机”。通常可以利用系统时间来改变系统的种子值，即srand(time(NULL))，可以为rand函数提供不同的种子值，进而产生不同的随机数序列