进程间通信（四）---信号量

信号量主要用于同步和互斥的。
进程互斥：

1：由于各进程要求共享资源，而且有些资源需要互斥使用，因此各进程竞争使用这些资源，进程的这种关系就叫做进程互斥
2：系统中某些资源一次只允许一个进程使用，称这样的资源为临界资源或互斥资源
3：在进程中涉及到互斥资源的程序段叫临界区

例如：

进程同步
进程同步指的是多个进程之间相互配合共同完成一项任务
比如我们日常生活中的公交车

司机（进程1）
while(1)
{
启动车辆；
正常运行；
到站停车；
}

售票员（进程2）
while（1）
{
关门；
售票；
开门；
}

信号量和P、V原语

信号量：本质上就是一个计数器

信号量值含义
S>0：S表示可用资源的个数
S=0：表示无可用资源，无等待进程
S<0：S的绝对值表示等待队列中的进程个数

信号量结构体伪代码：
struct semaphore
{
int value;
pointer_PCB queue;
}

P、V原语

1、互斥：P、V在同一个进程中
2、同步：P、V在不同的进程中

P原语

P（s）
{
    s.value = s.value--;
    if(s.value < 0)
    {
        该进程状态置为等待状态
        将该进程的PCB插入相应的等待队列s.queue末尾
    }
}

V原语

V（s）
{
    s.value = s.value++;
    if(s.value >= 0)
    {
        唤醒相应等待队列s.queue中等待的一个进程
        改变其状态为就绪状态
        并将其插入就绪队列
    }
}

信号量集函数

semget函数：创建和访问一个信号量集

int semget(key_t key,int nsems,int semflg);
//参数：key为信号量集的名字
//nsems为信号集中信号量的个数
//semflg由9个权限标志组成，他们的用法和创建文件时使用的mode模式标志是一样的
//返回值：成功返回一个非负整数，即该信号集的标识码，失败返回-1

semctl函数 :控制信号量集

int semctl(int semid,int semnum,int cmd,...);
//参数：semid由semget返回的信号集标识码
//semnum:信号集中信号量的序号
//cmd:将要采取的动作（有3个可取值）
//最后一个参数根据命令不同而不同
//返回值：成功返回0，失败返回-1

cmd取值
1、SETVAL：设置信号量集中的信号量的计数值
2、GETVAL：获取信号量集中的信号量的计数值
3、 IPC_STAT：把semid结构中的数据设置为信号集的当前关联值
4、IPC_SET：在进程有足够权限的前提下，把信号集的当前关联值设置为semid_ds数据结构中给出的值
5、IPC_RMID：删除信号集

semop函数：创建和访问一个信号量集

int semop(int semid,struct sembuf *sops,unsigned nsops);
//参数：semid是该信号量的表示码，也就是semget函数的返回值
//sops:是一个指向结构体数值的指针
//nsops:信号量的个数
//返回值：成功返回0，失败返回-1

sembuf结构体
struct sembuf
{
short sem_num;
short sem_op;
short sem_flg;
};
1、 sem_num是信号量的编号
2、 sem_op是信号量一次PV操作时加减的数值，一般只会用到两个值：一个是-1，也就是P操作，等待信号量变得可用。另一个是+1，也就是V操作，发出信号量已经变得可用。
3、sem_flg的两个取值是IPC_NOWAIT或SEM_UNDO