前置服务器和后置服务器之间的通信 信号量加锁

使用IPC通信中的信号量 实现进程锁

1、为什么需要进程锁？

答：前置服务器和后置服务器两个进程之间，同时运行，一起争抢CPU的资源。

　　　1.1CPU资源分配机制：时间片轮转。进程争抢CPU资源，但是抢到后可执行的时间没有规定（可能只执行了1秒，CPU资源又被别的进程抢走），同一个进程争抢CPU资源的次数也没有限制（可能抢到很多次，也可能很少）。

两个进程之间通信的方式是通过共享内存，共享内存是多个进程可以同时访问，没有权限限制。前置服务器接通共享内存后，后置服务器也可以同时接通共享内存。

由于这两个原因，出现资源争抢（①CPU执行权②共享内存读写权限）时，没有优先级规定，只有CPU自动分配的情况下，会造成数据紊乱，比如前置服务器还在写，后置服务器就将数据读走；后置服务器还在读数据，前置服务器又开始往里写。

简单例子：将CPU比作一个学校的厕所，到了下课时间，很多学生老师都想上厕所，但是厕所位置有限，无论是老师，还是学生，都是先到先得，老师也没有特权。当厕所位置被占满时，其他人只能排队等候。锁就相当于厕所的门，一个人上厕所时，关起门来，其他人就不能抢夺走他的位置。

2、进程锁 （使用信号量）是什么？

答：在ubuntu中可以通过指令ipcs查看 ，全称信号量数组

信号量是一种变量，它只能取正整数值，对这些正整数只能进行两种操作：等待和信号 用两种记号来表示信号量的这两种操作： P（semaphore variable） 代表等待 -1 V（semaphore variable） 代表信号 +1

 

2.2信号量分类

最简单的信号量是一个只能取“0”和“1”值的变量，也就是人们常说的“二进制信号量” 可以取多种正整数值的信号量叫做“通用信号量”

2.3PV操作的定义

假设我们有一个信号量变量sv，则pv操作的 定义如下

P(sv)：如果sv的值大于零，就给它减去1；如果sv的值等于零，就挂起该进程的执行(因为信号量的值规定必须是正整数)

V(sv): 如果有其他进程因等待sv变量而被挂起，就让它恢复执行；如果没有进程因等待sv变量而被挂起，就给它加1，简单来说就是解锁操作，如果信号量因为执行过P操作，由1变成0，就做+1操作，使其恢复到1。

2.4 加锁后的流程图，

两个进程共享着sv信号量变量。如果其中之一执行了P(sv)操作，就等于它得到了信号量，也就能够进入关键代码部分了。 第二个进程将无法进入关键代码，因为当它尝试执行P(sv)操作的时候，它会被挂起等待一个进程离开关键代码并执行V(sv)操作释放这个信号量。

实现前置进程在共享内存中写数据时，后置进程只能等待。

 

 

 3、如何实现？

三个函数semget() semctl() semop() 封装为sem_create（）sem_val（）sem_p（）和sem_v（）

/信号赋值联合体
union semun
{
int val; /* Value for SETVAL */
struct semid_ds* buf; /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */
unsigned short* array; /* Array for GETALL, SETALL */
struct seminfo* __buf; /* Buffer for IPC_INFO
(Linux-specific) */
};
//创建或访问信号量
int sem_create(key_t key,int nsems)
{
int res=semget(key,nsems,IPC_CREAT|0777);
if (res<0)
{
perror("semget error:");
}
return res;
}
//信号量是int型数组，给数组赋初值
int sem_val(int semid,int semnum,int value)
{
union semun arg;
arg.val = value;
int res=semctl(semid,semnum,SETVAL,arg);
if (res<0)
{
perror("semctl error");
}
return res;
}
//PV 操作，加锁，解锁操作
int sem_p(int semid,int semnum)
{
struct sembuf buf = {semnum,-1,0};//P操作 -1，0 设置信号量的默认操作
int res = semop(semid,&buf,1); //设置参数3等于1，只完成对一个信号量的操作
if (res<0)
{
perror("semop error");
}
return res;
}
//V操作 解锁
int sem_v(int semid,int semnum)
{
struct sembuf buf = {semnum,+1,0};
int res = semop(semid,&buf,1);
if (res<0)
{
perror("sem_v error");
}
return res;
}

使用方法：

int semid = sem_create((key_t)1003,1);//数组长度为1，表示一个信号量

//赋值操作
sem_val(semid,0,1);//第0个下标 赋值1

sem_p(semid, 0);//加锁

sem_p(semid, 0);//解锁

细节：前置进程需要赋值操作sem_val,将信号量赋值为1，后置进程不需要这一操作，如果后置进程二次初始化信号量，则等于没加锁。