Linux编程练习 --SystemV信号灯(信号量)
分类: Linux编程练习 2009-03-14 14:38 861人阅读 评论(0) 收藏 举报
1.综述
信号灯也可以说是一种锁,但它可以用来控制除了文件以外的更多资源。信号灯的初始值一般为一个正数,决定了可以分配的资源数,为进程分配一个资源后自减,减到0后被锁住。SysV IPC要求信号灯必须定义为一个集合。创建信号量时则指定此集合中的值。
双态信号灯是最简单的一种,0表示锁定,无资源;1表示解锁,有一个可用资源。
2.内核中与信号量有关的数据结构
内核中维持一份全局的struct semid_ds数组,semid_ds是信号量集合的结构。semget函数返回这个信号量集合在数组中的小标。
struct semid_ds
{
struct ipc_perm sem_perm; //该信号量集合的操作许可权限
struct sem *sem_base; //该数组的元素是:该集合包含的信号量的结构。
ushort sem_nsems; //sem_base数组的个数
time_t sem_otime; //最后一次成功修改该信号量数组的时间。
time_t sem_ctime; //成功创建的时间
};
struct sem
{
ushort semval; //信号量的当前值
short sempid; //最后一次返回该信号量的进程的id号
ushort semncnt; //等待semval大于当前值的进程的个数
ushort semzcnt; //等待semval变成0的进程的个数
};
3.信号灯操作
A.创建新信号量
int shmget(key_t key, int nsems, int flag); 返回值是信号量标示符。
key: key_t是int型的,这个是一个整数,要保证内核唯一性。
nsems:该集合包含的信号量的个数。
flag:创建的权限, 可以使一些读写权限与:IPC_CREAT ( | IPC_EXCL )的按位或。
当该函数成功时,linux内核中的semval值为0,但是该值的初始化没有可移植性(就是说不能保证所有系统都能初始化该值)
这个函数的作用:创建或者打开信号量集。
B.对一个已打开的信号量集的若干信号量操作控制
int semop(int semid, struct sembuf *opsptr, size_t nops);
semid:是semget返回的semid号。
nops:是数组opsptr的个数。
opsptr是操作结构的数组
struct sembuf
{
short sem_num; //信号量在semid集合中的序号:0到nsems - 1;
short sem_op; //操作
short sem_flag; //0, IPC_NOWAIT, SEM_UNDO
};
其中,sem_op值如下:semval为信号量当前值
a、如果sem_op大于0,表示sem_num信号量所代表的资源的释放,semval += sem_op;如果sem_flag指定了SEM_UNDO标志,则信号量的调整值减去sem_op;
b、如果sem_op小于0,表示sem_num信号量所代表资源的分配,具体是:如果semval 大于等于 sem_op的绝对值,则semval -= sem_op绝对值,成为新值;否则,阻塞知道条件满足,挂起(设IPC_NOWAIT会返回)
c、如果sem_op等于0,表示直到semval 等于0时才返回,否则一直挂起。
C.对信号量集实行控制操作
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ../* union semun arg */);
其中semid是信号量集合,semnum是信号在集合中的序号,
union semun
{
int val; /* cmd == SETVAL */
struct semid_ds *buf /* cmd == IPC_SET或者 cmd == IPC_STAT */
ushort *array; /* cmd == SETALL, 或 cmd = GETALL */
};
cmd是控制命令,参数可选
cmd取值如下:
GETVAL, SETVAL : semid集合中semnum信号量当前的semval值
GETALL,SETALL :semid集合中所有信号量的值。
IPC_RMID:删除semid信号量集
GETPID:返回最后成功操作该信号的进程号。
IPC_STAT:返回semid集合中的struct semid_ds结构。
下面练习熟悉system V信号量的操作,用system V实现多个进程的互斥
[cpp] view plaincopyprint?
1. /*sem.c*/
2. #include 3. #include 4. #include 5. #include 6. #include 7. #include 8. #include 9. int main (int argc, char **argv) 10. { 11. key_t ipckey; 12. int semid; 13. /*建立两个信号灯结构*/ 14. struct sembuf sem[2]; /* sembuf defined in sys/sem.h */ 15. /* 创建IPC Key */ 16. ipckey = ftok(\"/tmp/foo\ 17. /* 创建信号量. 4 == READ, 2 == ALTER */ 18. semid = semget(ipckey, 1, 0666 | IPC_CREAT); 19. if (semid < 0) 20. { 21. printf(\"Error - %sn\ 22. _exit(1); 23. } 24. /*设置*/ 25. /* These never change so leave them outside the loop */ 26. sem[0].sem_num = 0; 27. sem[1].sem_num = 0; 28. sem[0].sem_flg = SEM_UNDO; /* Release semaphore on exit */ 29. sem[1].sem_flg = SEM_UNDO; /* Release semaphore on exit */ 30. while(1) 31. { 32. printf(\"[%s] Waiting for the semaphore to be releasedn/n\ 33. /* 设置两个信号灯,灯1等待,灯2请求资源锁 */ 34. sem[0].sem_op = 0; /* Wait for zero */ 35. sem[1].sem_op = 1; /* Add 1 to lock it*/ 36. /*设置信号量集,两个信号量*/ 37. semop(semid, sem, 2); 38. /*资源锁区*/ 39. printf(\"[%s] I have the semaphoren/n\ 40. sleep(rand() % 3); 41. /* Critical section, sleep for 0-2 seconds */ 42. sem[0].sem_op = -1; /* Decrement to unlock */ 43. /*出锁,对信号量1操作*/ 44. semop(semid, sem, 1); 45. printf(\"[%s] Released semaphoren/n\46. sleep(rand() % 3); /* Sleep 0-2 seconds */ 47. } 48. } /*sem.c*/#include 然后运行时输入: $ ./sem a & ./sem b & 结果如下: [a] Waiting for the semaphore to be released [a] I have the semaphore [b] Waiting for the semaphore to be released [a] Released semaphore [b] I have the semaphore [a] Waiting for the semaphore to be released [b] Released semaphore [a] I have the semaphore [a] Released semaphore [a] Waiting for the semaphore to be released [a] I have the semaphore 因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容