进击吧，linux（十六）信号量同步编程

发表于 8/7/2015 3:17:08 PM 阅读（2567）

Linux进程和进程之间有多种通讯方式。Linux进程间通讯的主要方式有：

1、无名管道

2、有名管道

3、信号

4、消息队列

5、共享内存

6、信号量

7、套接字

信号通讯包括有信号量同步。信号量同步用在多个进程间执行顺序是有明确先后的地方。比如对于两个进程AB，B进程必须要等待A完成后，才能执行自己的程序。这个时候，就可以用到信号量的同步。

信号量编程和上次的信号量互斥编程所用的函数是一致的。

8.1 创建/打开信号量集合

8.1.1 函数名

semget

8.1.2 函数原形

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

8.1.3 函数功能

获取一个信号量的集合标识符，当key指定的信号量不存在的时候并且semflg包含了IPC_CREAT，就会创建一个信号量集合。

8.1.4 所属头文件

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

8.1.5 返回值

成功： 信号量集合标识符

失败： -1

8.1.6 参数说明

key： 打开的信号量的键值，使用ftok(char *,int )创建的键值

nsems：指定信号量集合包含的信号量个数

semflg：标志

-IPC_CREAT:KEY所关联的信号量不存在，就创建信号量

8.2 操作信号量

8.2.1 函数名

semop

8.2.2 函数原形

int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops)

8.2.3 函数功能

对信号量操作，申请或者释放信号量

8.2.4 所属头文件

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

8.2.5 返回值

成功： 0

失败： -1

8.2.6 参数说明

semid: 要操作的信号量集合的标识符

sops: 信号量操作的数组，每一个数组元素对应信号量的操作

struct sembuf{

unsigned short sem_num; /*semaphore number*/

short sem_op; /*semaphore operation*/

short sem_flg; /*operation flags*/

}

sem_num: 对信号量集合里面的哪些信号操作

sem_op: 信号量的操作，正数表示释放信号量，负数表示请求信号量，如果没有请求到信号量，那么进程就阻塞，等到有信号量为止。

sem_flg:

-SEM_UNDO：当信号操作失败，系统会自动的释放掉信号量

-SEM_NOWAIT：当信号操作造成进程阻塞，不阻塞程序，继续执行

nsops: 要操作多少个信号量

8.3 控制信号量

8.3.1 函数名

semctl

8.3.2 函数原型

int semctl(int semid, int semnum, int cmd, …)

8.3.3 函数功能

由cmd决定对信号量集合的操作

8.3.4所属头文件

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

8.3.5返回值

失败：-1

成功：根据不同的命令返回不同的值

GETVAL: 返回信号量的值

8.3.6 参数说明

semid：要操作的信号量集合的标识符

semnum： 命令的参数

可以看出，这个参数就是一个联合体。4个字节大小。根据不同的命令，填入不同的值。

cmd：命令

SETVAL: 设置信号量的值

GETVAL: 获取信号量的值

…： 可选参数，根据命令，有不同的参数

以下就写程序来学习一下怎么使用信号量互斥。这里，假设有两个进程AB，A进程产生一个文件，B进程要等A进程产生完毕后，将该文件重命名。

#include<fcntl.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/sem.h>
void main()
{
    int fd;
    key_t key;
    int semid;
    int n;
    struct sembuf sops;
    char *p = "hello weiqi7777 ";  
    /*创建键值*/
    key = ftok("/home",5); 
    /*创建并打开信号量*/
    semid = semget(key,1,IPC_CREAT);
    /*设置信号量为0，用于同步使用*/
    semctl(semid,0,SETVAL,0);  
    /*读取信号量的值*/
    n = semctl(semid,0,GETVAL);
    printf("%d\n",n);  
    /*创建文件*/
    fd = creat("file.txt",0775);   
    /*休息*/
    sleep(10); 
    /*往文件写入内容*/
    write(fd,p,strlen(p)); 
    /*关闭文件*/
    close(fd);
    /*释放信号量*/
    sops.sem_num = 0;
    sops.sem_op = 1;
    sops.sem_flg = SEM_UNDO;
    semop(semid,&sops,1);
}

在程序中，首先使用ftok创建了一个键值。使用的第一个参数是/home目录，第二个是随意一个数字。

然后创建一个信号量集合。信号量集合包含了1个信号量。信号量对应struct sembuf sops。

semctl，设置信号量的值为0，因为是要信号量同步，所以要设置为0，这样，即使B进程先执行，也获取不了信号量，就会阻塞。

创建文件，然后延时，然后向文件中写入一些信息，最后释放信号量，这个时候信号量的值就是1了。这样B进程就可以获取到信号量，就可以执行程序了。

然后是B进程：

#include<stdlib.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/sem.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<unistd.h>
void main()
{
    key_t key;
    int semid;
    int n;
    int ret;
    struct sembuf sops;
    /*创建键值*/
    key = ftok("/home",5);
    /*创建并打开信号量*/
    semid = semget(key,1,IPC_CREAT);
    /*读取信号量的值*/
    n = semctl(semid,0,GETVAL);
    printf("%d\n",n);  
    /*获取信号量*/
    sops.sem_num = 0;
    sops.sem_op = -1;
    sops.sem_flg = SEM_UNDO;
    ret = semop(semid,&sops,1);
    printf("%d\n",ret);
   
    /*取走产生文件*/
    system("mv file.txt file_new.txt");
}

对于B进程，要注意的是，创建的键值要和A进程创建的进程一致，这样，两个进程才会关联到同一个信号量集合，才能对信号量集合进行一致操作。

B进程获取信号量，因为A进程设置信号量的值是0，所以B进程就会获取失败，然后B进程就会被阻塞掉。直到能获取到信号量为止。当A进程释放信号量后，B进程就获取到信号量了，然后执行自己的程序。

程序执行效果：