部分内容来自:http://blog.csdn.net/anonymalias/article/details/9219945
一、概述
POSIX信号量有两种:有名信号量和无名信号量,无名信号量也被称作基于内存的信号量。有名信号量通过IPC(Inter-Process Communication,进程间通信)名字进行进程间的同步,而无名信号量如果不是放在进程间的共享内存区中,是不能用来进行进程间同步的,只能用来进行线程同步。
POSIX信号量有三种操作:
(1)创建一个信号量。创建的过程还要求初始化信号量的值。根据信号量取值(代表可用资源的数目)的不同,POSIX信号量还可以分为:
(2)等待一个信号量(wait)。该操作会检查信号量的值,如果其值小于或等于0,那就阻塞,直到该值变成大于0,然后等待进程将信号量的值减1,进程获得共享资源的访问权限。这整个操作必须是一个原子操作。该操作还经常被称为P操作(荷兰语Proberen,意为:尝试)。
(3)挂出一个信号量(post)。该操作将信号量的值加1,如果有进程阻塞着等待该信号量,那么其中一个进程将被唤醒。该操作也必须是一个原子操作。该操作还经常被称为V操作(荷兰语Verhogen,意为:增加)
经典的生产者和消费者,
unsigned int put = 1; //可生产数
usingned int get = 0;//可消费数
function product
{
while(true)
{
P(put); //尝试写
//写进共享缓冲区
V(get); //增加可消费数
}
}
function consume
{
while(true)
{
P(get); //尝试消费
//读取共享缓冲区
V(put); //增加可生产数
}
}
互斥量,条件变量两者和信号量的差异:
#include<semaphore.h>
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value); //若出错则返回-1,pshared共享类型0线程共享,1进程共享。value信号灯数初始值
int sem_destroy(sem_t *sem);//成功返回0,失败返回-1
int sem_getvalue(sem_t *sem);//获得资源数
2、特性
无名信号量的持续性要根据信号量在内存中的位置:
<span style="white-space:pre"> </span>sem_t *pSem;
<span style="white-space:pre"> </span>pSem = sem_open(SEM_NAME, O_CREAT, 0666, 5);
<span style="white-space:pre"> </span>//fork后,子线程是父线程的拷贝,因为无名信号在内存所以资源数量拷贝了,比实际的资源数多了。
<span style="white-space:pre"> </span>if(fork() == 0)
<span style="white-space:pre"> </span>{
<span style="white-space:pre"> </span>//...
<span style="white-space:pre"> </span>sem_wait(pSem);
<span style="white-space:pre"> </span>//...
<span style="white-space:pre"> </span>}
对于有名信号量,当某个持有该信号量的进程没有解锁该信号量就终止了,内核并不会将该信号量解锁。这跟记录锁不一样。
对于无名信号量,如果信号量位于进程内部的内存空间中,当进程终止后,信号量也就不存在了,无所谓解锁了。如果信号量位于进程间的共享内存区中,当进程终止后,内核也不会将该信号量解锁。
三、有名信号量sem_open用于创建或打开一个信号量,信号量是通过name参数即信号量的名字来进行标识的。关于POSX IPC的名字可以参考http://book.51cto.com/art/201006/207288.htm。
oflag参数可以为:0,O_CREAT,O_EXCL。如果为0表示打开一个已存在的信号量,如果为O_CREAT,表示如果信号量不存在就创建一个信号量,如果存在则打开被返回。此时mode和value需要指定。如果为O_CREAT | O_EXCL,表示如果信号量已存在会返回错误。
mode参数用于创建信号量时,表示信号量的权限位,和open函数一样包括:S_IRUSR(创建者有读权限),S_IWUSR(创建者有写权限),S_IRGRP(文件群组有读权限),S_IWGRP(文件群组有写权限),S_IROTH(其他用户读权限),S_IWOTH(其他用户写权限)。
value表示创建信号量时,信号量的初始值。
2、关闭
int sem_close(sem_t *sem);
int sem_unlink(const char *name); //成功返回0,失败返回-1
sem_close用于关闭打开的信号量。当一个进程终止时,内核对其上仍然打开的所有有名信号量自动执行这个操作。调用sem_close关闭信号量并没有把它从系统中删除它,POSIX有名信号量是随内核持续的。即使当前没有进程打开某个信号量它的值依然保持。直到内核重新自举或调用sem_unlink()删除该信号量。
sem_unlink,减少信号量的引用次数,当引用次数为0时,name所指向的信号灯从文件系统中删除。
3、信号量P操作
int sem_wait (sem_t *sem);
int sem_trywait (sem_t * sem);//非阻塞,成功返回0,失败返回-1
int sem_getvalue(sem_t *sem, int *sval);//成功返回0,失败返回-1 //saval用于获得信号量的数值,
int sem_timedwait(sem_t *sem, const struct timespec *abs_timeout);
sem_wait()用于获取信号量,首先会测试指定信号量的值,如果大于0,就会将它减1并立即返回,如果等于0,那么调用线程会进入睡眠,指定信号量的值大于0.
sem_trywait和sem_wait的差别是,当信号量的值等于0的,调用线程不会阻塞,直接返回,并标识EAGAIN错误。
sem_timedwait和sem_wait的差别是当信号量的值等于0时,调用线程会限时等待。当等待时间到后,信号量的值还是0,那么就会返回错误。其中 struct timespec *abs_timeout是一个绝对时间,具体可以参考条件变量关于等待时间的使用
4、信号量V操作
int sem_post(sem_t *sem); //成功返回0,失败返回-1
当一个线程使用完某个信号量后,调用sem_post,使该信号量的值加1,如果有等待的线程,那么会唤醒等待的一个线程。
5、注意
Posix有名信号灯的值随内核持续,一个进程创建了一个信号等,这个进程结束后,这个信号等还在,信号灯的值不会改变。当持有某个信号锁的进程没有释放而终止时,内核不会给该信号灯解锁。
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