i.MX6ULL终结者进程间通信System V信号灯-优快云博客

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信号灯也叫信号量，它能够用来同步进程的动作，不能传输数据。它的应用场景就像红绿灯，控制各进程使用共享资源的顺序。Posix无名信号灯用于线程同步， Posix有名信号灯，System V 信号灯。本章讨论用于进程同步的System V信号灯。
信号灯相当于一个值大于或等于0计数器，信号灯值大于0，进程就可以申请资源，信号灯值-1，如果信号灯值为0，一个进程还想对它进行-1，那么这个进程就会阻塞，直到信号灯值大于1。
使用System V信号灯的步骤如下：
1.使用semget()创建或打开一个信号灯集。
2.使用semctl()初始化信号灯集，。
3.使用semop()操作信号灯值，即进行 P/V操作。
P操作：申请资源，申清完后信号灯值-1；
V操作：释放资源，释放资源后信号灯值+1；
常用的API如下：
semget()：
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>

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

函数功能：创建新信号灯集或获取一个创建好的信号灯集。
参数含义：
key：通过ftok()获取的key值；
nsems：指定信号灯集合中信号灯的数量；
semflg：权限掩码，指定IPC_CREAT为如果没有则创建该信号灯集，指定IPC_EXCL为如果存在返回错误。
返回值：成功返回信号灯集标识符id，失败返回-1，

semctl()：初始化信号灯集合
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>

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

参数含义：
semid：信号灯集标识符；
semnum：要操作的集合中的信号灯编号
cmd：执行的操作 SETVAL IPC_RMID
arg ：cmd指定SETVAL命令后由此参数向集合中的单个信号量赋值。

semop()：在信号量上执行一个或多个操作。
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>

   int semop(int semid, struct sembuf *sops, size_t nsops);

参数含义：
semid：信号灯集标识符；
sops：指向数组的指针，数组成员是对信号灯操作的结构体；
struct sembuf {
unsigned short sem_num; /信号量索引/
short sem_op; /* 执行的操作，+1或-1 /
short sem_flg; / ，阻塞0，不阻塞IPC_NOWAIT */
}
nsops：数组大小，最小是1。
返回值：成功返回0，失败返回-1。
实验代码在shm_sem/目录下：路径为:11_Linux系统开发进阶\Linux系统编程_章节使用资料。
write进程向共享内存写数据，read进程从共享内存读数据，使用信号灯同步，先写再读，read进程读完阻塞，等待write进程将S_READ信号进行V操作。
信号灯相关函数在“sem.h”：

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <errno.h>
 
#define S_READ  0
#define S_WRITE 1
 
union semun
{
    int value;
};
 
/*声明两种操作方式*/
struct sembuf sop[2]; 
 
/*
 * P操作，申请资源，信号量值-1
 */
void p_ipc_sem(int index,int semid)
{
    sop[0].sem_num = index;
    sop[0].sem_op = -1;//信号量值-1
    sop[0].sem_flg = 0;//阻塞
    semop(semid,&sop[0],1);
}
 
 
/*
 * V操作，释放资源，信号量值+1
 */
void v_ipc_sem(int index,int semid){
    sop[1].sem_num = index;
    sop[1].sem_op = 1;//信号量值+1
    sop[1].sem_flg =0;//阻塞
    semop(semid,&sop[1], 1);
}

sem.h文件中union semun用于初始化信号量，p_ipc_sem和v_ipc_sem用于P/V操作。
向共享内存写数据的程序在write.c中：

#include "sem.h"
 
int main(int argc, char const *argv[])
{
    int ret;
    key_t key;
    int sem_id;
    int shmid;
    union semun u_u;
    char *shmaddr;
 
    key = ftok("./",808);
    if(key == -1){
        perror("ftok");
        return -1;
    }
    sem_id= semget(key,2,IPC_CREAT | 0666);//申请两个信号量
    if(sem_id < 0){
        perror("semget");
        return -2;
    }
    
    /*
     * 初始化信号量
     */
    u_u.value = 0;
    ret = semctl(sem_id,S_READ,SETVAL,u_u);
    if (ret < 0)
    {
        perror("semctl");
        return -3;
    }
    u_u.value = 1;
    ret = semctl(sem_id,S_WRITE,SETVAL,u_u);
    if (ret < 0)
    {
        perror("semctl");
        return -3;
    }
    shmid = shmget(key,256,IPC_CREAT|0666); //申请共享内存
    shmaddr = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);   //映射到程序的地址空间
 
    while(1){
        //P操作：
        //通过信号量，读进程释放资源，索引为S_WRITE的信号量值+1，
        //写进程才能获取资源，S_WRITE信号量值-1，
        //这里的资源是指共享内存。
        p_ipc_sem(S_WRITE,sem_id);
 
        printf("写进程PID<%d>输入:--->\n",getpid());
        fgets(shmaddr,32,stdin);//从终端获取数据并写入共享内存
 
        //V操作：
        //写进程释放资源S_READ+1，读进程才能拿到资源，然后读进程S_READ-1。
        v_ipc_sem(S_READ,sem_id);
    }
         
    return 0;
}

读进程在read.c中：

#include "sem.h"
 
int main(int argc, const char *argv[])
{
    int ret;
    key_t key;
    int sem_id;
 
    key = ftok("./",808);
    if(key == -1){
        perror("ftok");
        return -1;
    }
    sem_id= semget(key,2,IPC_CREAT | 0666);
    if(sem_id < 0){
        perror("semget");
        return -2;
    }
    int shmid;
    shmid = shmget(key,256,IPC_CREAT|0666); //申请共享内存
    char *shmaddr;
    shmaddr = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);   //映射到程序的地址空间
     
    while(1){
        p_ipc_sem(S_READ,sem_id);
        printf("读进程PID<%d>接收到：%s\n",getpid(),shmaddr);
        v_ipc_sem(S_WRITE,sem_id);
    }
 
    return 0;
}