Linux程序間通訊之訊號量

眾所周知，每個程序使用的資料是是它獨有的，即使之前沒有，它也會在自己的記憶體區域拷貝乙個（這裡不考慮共享記憶體機制）。

如果程序間需要通訊，有共享資源時，訊號，管道，訊息佇列，訊號量，共享記憶體，

這幾種技術都可以幫我們。這裡先介紹訊號量

訊號量定義:

為了防止出現因多個程式同時訪問乙個共享資源而引發的一些問題，我們需要任一時刻只有乙個執行執行緒訪問**的臨界區域。而訊號量就可以提供這樣的一種訪問機制，讓乙個臨界區同一時間只有乙個執行緒在訪問它。

訊號量是乙個特殊的變數，程式對其訪問都是原子操作，且只允許對它進行等待（即p(訊號變數))和傳送（即v(訊號變數))資訊操作。

這裡二進位制訊號量是最常見的訊號量，本文也重點討論二進位制訊號量

工作原理:

訊號量只能進行兩種操作（等待和傳送訊號），即pv操作

p:如果訊號量變數》=0，就將其減-，如果值為0，就掛起該程序的執行

v:如果有其他程序因等待訊號量變數而被掛起，就將其恢復，如果沒有，就將變數加-；

通俗一點的說就是:如果乙個程序執行p操作進入了臨界區，變數變為0，而另乙個程序執行p的時候發現變數為0，將被掛起。而第乙個程序執行完了後執行v操作時發現第二個程序在等待該變數，就將其恢復，這時變數沒變值。

函式:

1:semget函式:建立乙個新訊號量或者取消乙個已有訊號量

intsemget(key_t key,

intnum_sems,

intsem_flags);

第乙個引數key是整數值（唯一非零），不相關的程序可以通過它訪問乙個訊號量，它代表程式可能要使用的某個資源，程式對所有訊號量的訪問都是間接的，程式先通過呼叫semget函式並提供乙個鍵，再由系統生成乙個相應的訊號識別符號（semget函式的返回值），只有semget函式才直接使用訊號量鍵，所有其他的訊號量函式使用由semget函式返回的訊號量識別符號。

第二個引數num_sems指定需要的訊號量數目，它的值幾乎總是1。

第三個引數sem_flags是一組標誌，當想要當訊號量不存在時建立乙個新的訊號量，可以和值ipc_creat做按位或操作。設定了ipc_creat標誌後，即使給出的鍵是乙個已有訊號量的鍵，也不會產生錯誤。而ipc_creat | ipc_excl則可以建立乙個新的，唯一的訊號量，如果訊號量已存在，返回乙個錯誤。

semget函式成功返回乙個相應訊號識別符號（非零），失敗返回-1.

2、semop函式：改變訊號量的值

intsemop(

intsem_id,

struct

sembuf *sem_opa,

size_t

num_sem_ops);

sem_id是由semget返回的訊號量識別符號，sembuf結構的定義如下：

struct sembuf;

3、semctl函式: 直接控制訊號量資訊

intsemctl(

intsem_id,

intsem_num,

intcommand, ...);

如果有第四個引數，它通常是乙個union semum結構，定義如下：

union semun;

這裡舉個程序使用訊號量來通訊的例子: 例子是兩個相同的程式同時向螢幕輸出字元，這個例子要同一時間只有乙個程序輸出字元

#include #include #include #include #include #include #include #include union semun
;static int sem_id = 0;
static int set_semvalue();
static void del_semvalue();
static int semaphore_p();
static int semaphore_v();
int main(int argc, char *argv)
//設定要輸出到螢幕中的資訊，即其引數的第乙個字元
message = argv[1][0];
sleep(2);
}	for(i = 0; i < 10; ++i)
sleep(10);
printf("\n%d - finished\n", getpid());
if(argc > 1)
exit(exit_success);
}static int set_semvalue()
static void del_semvalue()
static int semaphore_p()
return 1;
}static int semaphore_v()
return 1;
}

結果如下:

可以發現x和我輸入的第乙個引數0都是成對的列印的，這是因為p操作進入臨界區後，另乙個程序無法進入，只有當前程序再次列印乙個字元並執行v操作後，另乙個程序才能夠進去。

為了驗證訊號量的作用，這裡舉個不用訊號量的例子:

#include #include int main(int argc, char *argv)
sleep(10);
printf("\n%d - finished\n", getpid());
exit(exit_success);
}

結果:

結果很明顯了，0x並不是成對列印的。

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