linux进程间通信之信号量及信号量的应用

信号量概述

信号量与已经介绍过的IPC结构不同，它是一个计数器。信号量用于实现进程间的互斥与同步，而不是用于存储进程间通信数据

特点：

• 信号量用于进程间同步，若要在进程间传递数据需要结合共享内存
• 信号量基于操作系统的P操作和V操作，程序对信号量的操作都是原子操作
• 每次对信号量的PV操作不仅限于对信号量值加1或减1，而且可以加减任意正整数
• 支持信号量组

临界资源：多道程序系统中存在许多进程，它们共享各种资源，如：共享内存，然而有很多资源一次只能供一个进程使用，一次仅允许一个进程使用的资源称为临界资源。许多物理设备都属于临界资源，如：输入机，打印机，磁带机等

信号量相关的api

最简单的信号量是只能取0和1的变量，这也是信号量最常见的一种形式，叫做二值信号量。而可以取多个正整数的信号量被称为通用信号量。

Linux下的信号量函数都是在通用的信号量数组上进行操作，而不是在一个单一的二值信号量上进行操作

1.int semget(key_t key, int num_sems, int sem_flags);
功能：创建或获取一个信号量组

返回值：成功返回信号量集ID，失败返回-1

参数说明：

• key：有两种情况:1）0（IPC_PRIVATE）：会建立新信号量集对象；2）大于0的32位整数：视参数sem_flags来确定操作，通常要求此值来源于ftok函数返回的IPC键值
• num_sems：创建信号量集中信号量的个数，该参数只在创建信号量集时有效
• sem_flags：有三种情况：1）0：取信号量集标识符，若不存在则函数会报错；2）IPC_CREAT：当sem_flags & IPC_CREAT 为真时，如果内核中不存在键值与key相等的信号量集，则新建一个信号量集；如果存在这样的信号量集，返回此信号量集的标识符；3）IPC_CREAT | IPC_EXCL：如果内核中不存在键值与key相等的信号量集，则新建一个消息队列；如果存在，则报错

补充：上述sem_flags参数为模式标志参数，使用时需要与IPC对象存取权限（如0666）进行 | 运算来确定信号量集的存取权限

2.int semctl(int semid, int sem_num, int cmd, union semun arg);
功能：控制信号量的相关信息

返回值：成功返回一个大于或等于0，失败返回-1

参数说明：

• semid：信号量集ID

• sem_num：信号量集数组上的下标，表示一个信号量

• cmd：有如下设置方法
  IPC_STAT ：从信号量集上检索semid_ds结构并存到semun联合体参数的成员buf的地址中
  IPC_SET：设置一个信号量集合的semid_ds结构中ipc_perm域的值，并从semun的buf中取出值
  IPC_RMID：从内核中删除信号量集合
  GETALL：从信号量集合中获得所有信号量的值，并把其整数值存到semun联合体成员的一个指针数组中
  GETNCNT：返回当前等待资源的进程个数
  GETPID：返回最后一个执行系统调用semop()进程的PID
  GETVAL：返回信号量集合内单个信号量的值
  GETZCNT：返回当前等待100%资源利用的进程个数
  SETALL：与GETALL正好相反
  SETVAL：用联合体中val成员的值设置信号量集合中单个信号量的值

• 第四个参数是一个联合体

    union semun 
    {
       
       
           int              val;         // SETVAL用的值
           struct semid_ds *buf;    // IPC_STAT和IPC_SET用的semid_ds结构
           unsigned short