第三十章 System V信号量（一）
2024-09-01 05:20:41
信号量
信号量和P、V原语由Dijkstra（迪杰斯特拉）提出
信号量：
- 互斥： P、V在同一进程中
- 同步： P、V在不同进程中
信号量值含义
- S>0 : S表示可用资源个数
- S=0 : 表示无可用资源，无等待进程
- S<0 : |S|表示等待队列中进程个数
信号量集结构
struct semid_ds {
struct ipc_perm sem_perm; /* Ownership and permissions */
time_t sem_otime; /* Last semop time */
time_t sem_ctime; /* Last change time */
unsigned long sem_nsems; /* No. of semaphores in set */
};
信号量集函数
semget
int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
功能：
创建或访问一个信号量集
参数：
key ： 信号集的名字
nsems ： 信号集中信号量的个数
semflg : 由9个权限位标志构成，它们的用法与创建文件时使用的mode模式标志是一样的
返回值：
成功 ： 返回一个非负整数，即该信号集的表示码
失败 ： -1
semctl
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);
功能：
用于控制信号量集
参数：
semid ： 由semget返回的信号集标识码
semnum : 信号集中信号量的序号
cmd : 将要采取的动作
SETVAL ： 设置信号量集中的信号量的计数值
GETVAL ： 获取信号量集中的信号量的计数值
IPC_STAT ：把semid_ds结构中的数据设置为信号集的当前关联值
IPC_SET ：在进程有足够的权限的前提下，把信号集的当前关联值设置为semid_ds数据结构中给出的值
IPC_RMID：删除信号集
最后一个参数根据命令不同而不同
返回值：
成功 ： 0
失败 ： -1
semop
int semop(int semid, struct sembuf *sops, size_t nsops);
功能：
操作一个或一组信号
参数：
semid ： 信号量的标识码，也就是semget函数的返回值
sops ： 指向一个结构数值的指针
struct sembuf{
unsigned short sem_num; /* semaphore number 信号量的编号*/
short sem_op; /* semaphore operation 信号量一次PV操作时加减的数值*/
/* =0 操作会阻塞，直到信号量的计数变为0才返回（等待资源变为0）*/
/*-1, 也就是P操作，等待信号量变得可用*/
/*+1, 也就是V操作，发出信号量已经变得可用*/
short sem_flg; /* operation flags IPC_NOWAIT|SEM_UNDO */
/* IPC_NOWAIT P、V操作不阻塞直接返回 Resource temporarily unavailable */
/* SEM_UNDO 进行P、V操作的进程结束后，操作会被撤销，资源会被归还，资源的计数值会恢复*/
}
nsops ： 信号量的个数
返回值：
成功 ： 0
失败 ： -1
semget.c
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
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) */
};
#define ERR_EXIT(m) \
do \
{ \
perror(m); \
exit(EXIT_FAILURE); \
} while (0)
int sem_create(key_t key)
{
int semid;
semid = semget(key, 1, IPC_CREAT|IPC_EXCL| 0666);
if(semid == -1)
ERR_EXIT("semget");
return semid;
}
int sem_open(key_t key)
{
int semid;
semid = semget(key, 0, 0);
if(semid == -1)
ERR_EXIT("semget");
return semid;
}
int sem_setval(int semid, int val)
{
union semun su;
su.val = val;
int ret;
ret = semctl(semid, 0, SETVAL, su);
if(ret == -1)
ERR_EXIT("semctl");
return 0;
}
int sem_del(int semid)
{
int ret;
ret = semctl(semid, 0, IPC_RMID, 0);
if(ret == -1)
ERR_EXIT("semctl");
return 0;
}
int sem_getval(int semid, int val)
{
int ret;
ret = semctl(semid, 0, GETVAL, 0);
if(ret == -1)
ERR_EXIT("semctl getval");
return ret;
}
int sem_p(int semid)
{
// 0 对信号量集中的第一个信号进行操作
// -1 对信号量的操作是P操作，对信号量的计数值-1
struct sembuf sops = {0, -1, 0};
int ret;
//第二个参数是指针，指针可以指向数组，数组可以保存多个对信号量集的操作
ret = semop(semid, &sops, 1);
if(ret == -1)
ERR_EXIT("semop");
return 0;
}
int sem_v(int semid)
{
struct sembuf sops = {0, 1, 0};
int ret;
ret = semop(semid, &sops, 1);
if(ret == -1)
ERR_EXIT("semop");
return 0;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
int semid;
semid = sem_create(1234);
sleep(5);
sem_del(semid);
return 0;
}
信号量示例
semtool.c
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
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) */
};
#define ERR_EXIT(m) \
do \
{ \
perror(m); \
exit(EXIT_FAILURE); \
} while (0)
int sem_create(key_t key)
{
int semid;
semid = semget(key, 1, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);
if (semid == -1)
ERR_EXIT("semget");
printf("sem created...\n");
return semid;
}
int sem_del(int semid)
{
int ret;
ret = semctl(semid, 0, IPC_RMID, 0);
if (ret == -1)
ERR_EXIT("semctl");
printf("sem deleted...\n");
return 0;
}
int sem_open(key_t key)
{
int semid;
semid = semget(key, 0, 0);
if (semid == -1)
ERR_EXIT("semget");
return semid;
}
int sem_setval(int semid, int val)
{
union semun su;
su.val = val;
int ret;
ret = semctl(semid, 0, SETVAL, su);
if (ret == -1)
ERR_EXIT("semctl");
printf("sem value updated...\n");
return 0;
}
int sem_getval(int semid)
{
int ret;
ret = semctl(semid, 0, GETVAL, 0);
if (ret == -1)
ERR_EXIT("semctl getval");
printf("current value is %d\n", ret);
return ret;
}
int sem_p(int semid)
{
// struct sembuf sops = {0, -1, 0};
//0 , 当p操作减为0, 阻塞
//IPC_NOWAIT, 当p操作减为0, Resource temporarily unavailable
//IPC_UNDO, 进行一次p操作会减1，假如进程结束了，p操作会被撤销，资源会被归还，资源的计数值会恢复
struct sembuf sops = {0, -1, /*0*//* IPC_NOWAIT */SEM_UNDO};
int ret;
ret = semop(semid, &sops, 1);
if (ret == -1)
ERR_EXIT("semop");
return 0;
}
int sem_v(int semid)
{
// struct sembuf sops = {0, 1, 0};
//当进程终止时，操作会被撤销，资源会被归还，资源计数会恢复
struct sembuf sops = {0, -1, /*0*//* IPC_NOWAIT */SEM_UNDO};
int ret;
ret = semop(semid, &sops, 1);
if (ret == -1)
ERR_EXIT("semop");
return 0;
}
int sem_getmode(int semid)
{
union semun su;
struct semid_ds sem;
su.buf = &sem;
int ret = semctl(semid, 0, IPC_STAT, su);
if(ret == -1)
ERR_EXIT("senctl");
printf("current permission is %o\n", su.buf->sem_perm.mode);
return ret;
}
int sem_setmode(int semid, char* mode)
{
union semun su;
struct semid_ds sem;
su.buf = &sem;
int ret = semctl(semid, 0, IPC_STAT, su);
if(ret == -1)
ERR_EXIT("senctl");
printf("current permission is %o\n", su.buf->sem_perm.mode);
sscanf(mode, "%o", (unsigned int*)&su.buf->sem_perm.mode);
ret = semctl(semid, 0, IPC_SET, su);
if(ret == -1)
ERR_EXIT("senctl");
printf("permissions updated...\n");
return ret;
}
void usage()
{
fprintf(stderr,"usage:\n");
fprintf(stderr,"semtool -c\n");
fprintf(stderr,"semtool -d\n");
fprintf(stderr,"semtool -p\n");
fprintf(stderr,"semtool -v\n");
fprintf(stderr,"semtool -s <val>\n");
fprintf(stderr,"semtool -g\n");
fprintf(stderr,"semtool -f\n");
fprintf(stderr,"semtool -m <mode>\n");
}
int main(int argc, char *argv[])
{
int opt;
opt = getopt(argc, argv, "cdpvs:gfm:");
if (opt == '?')
exit(EXIT_FAILURE);
if(opt == -1)
{
usage();
exit(EXIT_FAILURE);
}
key_t key = ftok(".",'s');
int semid;
switch (opt)
{
case 'c':
sem_create(key);
break;
case 'p':
semid = sem_open(key);
sem_p(semid);
sem_getval(semid);
break;
case 'v':
semid = sem_open(key);
sem_v(semid);
sem_getval(semid);
break;
case 'd':
semid = sem_open(key);
sem_del(semid);
break;
case 's':
semid = sem_open(key);
sem_setval(semid, atoi(optarg));
break;
case 'g':
semid = sem_open(key);
sem_getval(semid);
break;
case 'f':
semid = sem_open(key);
sem_getmode(semid);
break;
case 'm':
semid = sem_open(key);
sem_setmode(semid, argv[2]);
break;
default:
break;
}
return 0;
}
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