进程间通信---信号量

信号量是一个计数器，用于多进程或者多线程之间的数据同步，最常用的是二进制信号量。

为了获取资源，进程需要进行如下操作：

1 测试控制该资源的信号量

2 若信号量的值为正，表明进程可以使用此资源。进程将信号量的值减1

3 若信号量的值为0，则进程进入休眠状态，直至信号量大于零，进程被唤醒。

 

在linux中，信号量的测试和-1操作是原子性的，在内核中实现。

下面就来介绍XSI信号量的操作,主要用到了三个函数

1 int  semget(key_t key,int nsems,int flag);

2 int  semctl(int semid,int semnum,int cmd,union semun arg);

3 int semop(int semid,struct sembuf semoparray[], int nops);

下面来逐一介绍：

int  semget(key_t key,int nsems,int flag) 的功能是创建一个信号量的集合。

参数key是信号量的标识，当在一个进程中创建了信号量之后，可以使用这个key在别的进程中打开。

参数 nsems表示信号量集合中包含的信号量的个数。

参数 flags为创建信号量的标志，有IPC_CREAT等，创建的时候，需要制定IPC_CREAT标志。

此函式也可以用来打开一个已经存在的信号量，此时key为此信号量创建时的key，nsems和flag填0即可。

 

int  semctl(int semid,int semnum,int cmd,union semun arg)，这个函数用来对信号量进行控制。

参数semid唯一标识系统中已经创建的信号量

参数semnum表示要操作的信号量集合中信号量的序号，序号从0开始，到semnum - 1.

参数cmd表示需要进行的操作命令，共有十个命令，常用的有SETVAL,GETVAL

参数arg的作用视cmd而定，相信的命令情况参考man手册。

 

int semop(int semid,struct sembuf semoparray[], int nops) 可以获取或者释放一个信号量

参数semid是信号量的标识id，主要的参数是semoparray,其类型是：

struct sembuf

{

    unsigned short sem_num;   //要操作的信号量在信号量集合中的序号

    short                sem_op;      //1表示释放信号量，-1表示获取资源

    short                sem_flg;      //IPC_NOWAIT,SEM_UNDO,若设为IPC_NOWAIT当不能获取资源时不阻塞，返回EAGAIN

};

参数nops表示struct sembuf数组中元素的个数

 

光说不练，印象不够深刻，实践是学习编程的最好的方法，下面就通过一个小程序来演示一下信号量的使用，程序分为两部分，一个服务端，一个客户端，服务端创建一个信号量，获取信号量资源，休眠20秒钟后释放信号量。客户端启动时去获取服务端创建的信号量,直到服务端释放后才能获取。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

semsvr.cpp

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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

#include <unistd.h>
#include <iostream>

using namespace std;

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

 

//创建一个信号量集合

int Create_Sem(int key)
{
 int semid = 0;
 if((semid = semget(key,1,IPC_CREAT)) == -1)
 {
  cout << "create sem failed" << endl;
  return -1;
 }
 cout << "create sem success" << endl;
 union semun sem;
 sem.val = 1;
 semctl(semid,0,SETVAL,sem);  //初始化信号量的值为1，表明只允许一个进程拥有这个信号量
 cout << "create compelte" << endl;
 return semid;
}

 

//打开已经存在的信号量

int Open_Sem(int key)
{
 return semget(key,0,0);
}

 

//获取信号量资源

int Lock_Sem(int semid)
{
 struct sembuf buff;
 buff.sem_num = 0;
 buff.sem_op = -1;
 return semop(semid,&buff,1);
}

 

//释放信号量资源

int Release_Sem(int semid)
{
 struct sembuf buff;
 buff.sem_num = 0;
 buff.sem_op = 1;
 return semop(semid,&buff,1);
}

 

//删除信号量

int Delete_Sem(int semid)
{
 return semctl(semid,0,IPC_RMID,0);
}
int main()
{
 int semid = Create_Sem(12345);
 if(semid == -1)
 {
  cout << "create sem failed" << endl;
  return 0;
 }
 if(Lock_Sem(semid) == -1)
 {
  cout << "lock sem failed" << endl;
  return 0;
 }
 cout << "lock sem success" << endl;
 sleep(20);
 Release_Sem(semid);
 cout << "release sem success" << endl;
 return 0;
}
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

semcli.cpp

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

int main()
{
 int semid = Open_Sem(12345);
 if(semid == -1)
 {
  cout << "open sem failed" << endl;
  return 0;
 }
 if(Lock_Sem(semid) == -1)
 {
  cout << "lock sem failed" << endl;
  return 0;
 }
 cout << "lock success" << endl;
 Delete_Sem(semid);
 return 0;
}