Linux学习笔记(15)-信号量

 

  在多线程或者多进程编程中,有一个非常需要关注的东西,那就是同步以及互斥问题。

  同步是指多个进程之间的协作,而互斥是指多个进程之间,为了争夺有限的资源,而进行的竞争。

  理论很高端,但经过自己几天的学习,发现操作系统中,线程的信号量还是比较简单易懂的……

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  信号量是用来解决线程间同步或互斥的一种机制,也是一个特殊的变量,变量的值代表着当前可以利用的资源。

  如果等于0,那就意味着现在没有资源可用。

  根据信号量的值可以将信号量分为二值信号量和计数信号量:

  (计数信号量)就像一间公共厕所,里面一共有十个坑(最大是32767),算是十个资源。在同一时间可以容纳十个人,当满员的时候,外面的人必须等待里面的人出来,释放一个资源,然后才能在进一个,当他进去之后,厕所又满员了,外面的人还得继续等待……

  (二值信号量)就像自己家的卫生间,一般只有一个马桶,在同一时间只能有一个人来用。

  信号量只能进程两个原子操作,P操作和V操作,

  概念:

  原子操作,就是不能被更高等级中断抢夺优先的操作。

  由于操作系统大部分时间处于开中断状态,所以,一个程序在执行的时候可能被优先级更高的线程中断。

  而有些操作是不能被中断的,不然会出现无法还原的后果,这时候,这些操作就需要原子操作。就是不能被中断的操作。

  P操作:如果有可用的资源(信号量>0),那么占用一个资源(信号量-1)。如果没有可用的资源(信号量=0),则进程被阻塞,直到系统重新给他分配资源。

  V操作:如果在该信号量的等待队列中有进程在等待该资源,则唤醒一个进程,否则释放一个资源(信号量+1)

  

  POSIX提供两种信号量,有名信号量无名信号量,有名信号量一般是用在进程间同步,无名信号量一般用在线程间同步。

  两种信号量的操作流程,大概有下面的几点不同:

  

  主要在于两种信号量初始化和销毁的方式不同。

  对了,还有一点是非常需要注意的,和在操作共享内存时需要连接库一样,在编译信号量的时候,也需要加上-pthread参数

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  首先先来学习有名信号量

  创建有名信号量:

  创建或者打开一个信号量,需要使用sem_open()函数,函数原形如下:

  sem_t sem_open(const char * name, int oflag, mode_t mode, unsigned int value)

  返回值sem_t 是一个结构,如果函数调用成功,则返回指向这个结构的指针,里面装着当前信号量的资源数。

  参数name,就是信号量的名字,两个不同的进程通过同一个名字来进行信号量的传递。

  参数oflag,当他是O_CREAT时,如果name给出的信号量不存在,那么创建,此时必须给出mode和vaule。当他是O_EXCL时,好像没有啥太重要的意义。

  参数mode,很好理解,用来指定信号量的权限。

  参数vaule,则是信号量的初始值。

 

  关闭有名信号量:

  关闭有名信号量所使用的函数是sem_close(sem_t *sem)

  这个函数只有一个参数,意义也非常明显,就是指信号量的名字。

  

  信号量操作:

  前面已经说过,在使用信号量时,有两个非常重要的操作

  P操作:使用的函数是sem_wait(sem_t *sem)

  如果信号量的值大于零,sem_wait函数将信号量减一,并且立即返回。如果信号量的值小于零,那么该进程会被阻塞在原地。

  V操作:使用的函数是sem_post(sem_t *sem)

  当一个进程使用完某个信号量时,他应该调用sem_post函数来告诉系统收回资源。

  sem_post函数和sem_wait函数的功能刚好相反,他会把指定的信号量加一

 

  删除有名信号量:

  当使用完有名信号后,需要调用函数sem_unlink来释放资源。

  函数原形:int sem_unlink(const char *name)

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  实战演练!!!!

  需求:创建两个进程,A进程打印A,然后等待B进程打印B,在B进程打印完了后,A进程在打印C。

  A进程代码如下:

  

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<semaphore.h>
#include<errno.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>

#define SEM_NAME "name"

int main()
{
    sem_t *sem_test;

    sem_test = sem_open("ni", O_CREAT, 0644, 0);
    if(sem_test < 0)
    {
        printf("A进程创建信号量失败!errno=%d\n",errno);
        exit(-1);
    }

    printf("进程A进入等待……\n");
    printf("A\n");
    sem_wait(sem_test);
    printf("C\n");
    sem_post(sem_test);
    printf("A进程执行完毕!\n");

   sem_close(sem_test);
   sem_unlink("ni");

    return 0;
}

  B进程代码如下:

  

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<semaphore.h>
#include<errno.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>

#define SEM_NAME "name"

int main()
{
    sem_t *sem_test;

    sem_test = sem_open("ni",0);

    if(sem_test < 0)
    {
        printf("B进程创建信号量失败!errno=%d\n",errno);
        exit(-1);
    }

    printf("B\n");
    sem_post(sem_test);
    printf("B进程执行完毕!\n");
    sem_close(sem_test);
    sem_unlink("ni");
    return 0;
}

 

  现在进程编译(一定要记得在编译选项后加上-pthread哦!!)

   

  代码执行结果!!

   

  执行得很成功!!

  值得一提的是,如果在执行中出现了段错误 (核心已转储)这种错误信息的话,最好是去/dev/shm/下看一下,看看是否有个黄色的文件,权限被设置的奇高!

  我就遇到了这样的问题。

  哎!虽然整篇文章就这么短短的几十行,但我可是足足奋斗了将近五个小时才搞懂!!

  明天~继续加油!!

 

  

       

 

 

  

  

  

  

  

  

posted @ 2016-12-12 23:19 波子木木 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏