Linux操作系統(tǒng)的信號(hào)量詳細(xì)解釋

　　Linux操作系統(tǒng)信號(hào)量是進(jìn)程間通信的方法之一。下面由學(xué)習(xí)啦小編為大家整理了Linux操作系統(tǒng)的信號(hào)量詳細(xì)解釋的相關(guān)知識(shí)，希望對(duì)大家有幫助!

　　Linux操作系統(tǒng)的信號(hào)量詳細(xì)解釋一、什么是信號(hào)量

　　為了防止出現(xiàn)因多個(gè)程序同時(shí)訪問(wèn)一個(gè)共享資源而引發(fā)的一系列問(wèn)題，我們需要一種方法，它可以通過(guò)生成并使用令牌來(lái)授權(quán)，在任一時(shí)刻只能有一個(gè)執(zhí)行線程訪問(wèn)代碼的臨界區(qū)域。臨界區(qū)域是指執(zhí)行數(shù)據(jù)更新的代碼需要獨(dú)占式地執(zhí)行。而信號(hào)量就可以提供這樣的一種訪問(wèn)機(jī)制，讓一個(gè)臨界區(qū)同一時(shí)間只有一個(gè)線程在訪問(wèn)它，也就是說(shuō)信號(hào)量是用來(lái)調(diào)協(xié)進(jìn)程對(duì)共享資源的訪問(wèn)的。

　　信號(hào)量是一個(gè)特殊的變量，程序?qū)ζ湓L問(wèn)都是原子操作，且只允許對(duì)它進(jìn)行等待(即P(信號(hào)變量))和發(fā)送(即V(信號(hào)變量))信息操作。最簡(jiǎn)單的信號(hào)量是只能取0和1的變量，這也是信號(hào)量最常見(jiàn)的一種形式，叫做二進(jìn)制信號(hào)量。而可以取多個(gè)正整數(shù)的信號(hào)量被稱為通用信號(hào)量。這里主要討論二進(jìn)制信號(hào)量。

　　Linux操作系統(tǒng)的信號(hào)量詳細(xì)解釋二、信號(hào)量的工作原理

　　由于信號(hào)量只能進(jìn)行兩種操作等待和發(fā)送信號(hào)，即P(sv)和V(sv),他們的行為是這樣的：

　　P(sv)：如果sv的值大于零，就給它減1;如果它的值為零，就掛起該進(jìn)程的執(zhí)行

　　V(sv)：如果有其他進(jìn)程因等待sv而被掛起，就讓它恢復(fù)運(yùn)行，如果沒(méi)有進(jìn)程因等待sv而掛起，就給它加1.

　　舉個(gè)例子，就是兩個(gè)進(jìn)程共享信號(hào)量sv，一旦其中一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行了P(sv)操作，它將得到信號(hào)量，并可以進(jìn)入臨界區(qū)，使sv減1。而第二個(gè)進(jìn)程將被阻止進(jìn)入臨界區(qū)，因?yàn)楫?dāng)它試圖執(zhí)行P(sv)時(shí)，sv為0，它會(huì)被掛起以等待第一個(gè)進(jìn)程離開臨界區(qū)域并執(zhí)行V(sv)釋放信號(hào)量，這時(shí)第二個(gè)進(jìn)程就可以恢復(fù)執(zhí)行。

　　Linux操作系統(tǒng)的信號(hào)量詳細(xì)解釋三、Linux的信號(hào)量機(jī)制

　　Linux提供了一組精心設(shè)計(jì)的信號(hào)量接口來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行操作，它們不只是針對(duì)二進(jìn)制信號(hào)量，下面將會(huì)對(duì)這些函數(shù)進(jìn)行介紹，但請(qǐng)注意，這些函數(shù)都是用來(lái)對(duì)成組的信號(hào)量值進(jìn)行操作的。它們聲明在頭文件sys/sem.h中。

　　1、semget函數(shù)

　　它的作用是創(chuàng)建一個(gè)新信號(hào)量或取得一個(gè)已有信號(hào)量，原型為：

　　[cpp] view plain copy print?

　　int semget(key_t key, int num_sems, int sem_flags);

　　第一個(gè)參數(shù)key是整數(shù)值(唯一非零)，不相關(guān)的進(jìn)程可以通過(guò)它訪問(wèn)一個(gè)信號(hào)量，它代表程序可能要使用的某個(gè)資源，程序?qū)λ行盘?hào)量的訪問(wèn)都是間接的，程序先通過(guò)調(diào)用semget函數(shù)并提供一個(gè)鍵，再由系統(tǒng)生成一個(gè)相應(yīng)的信號(hào)標(biāo)識(shí)符(semget函數(shù)的返回值)，只有semget函數(shù)才直接使用信號(hào)量鍵，所有其他的信號(hào)量函數(shù)使用由semget函數(shù)返回的信號(hào)量標(biāo)識(shí)符。如果多個(gè)程序使用相同的key值，key將負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)工作。

　　第二個(gè)參數(shù)num_sems指定需要的信號(hào)量數(shù)目，它的值幾乎總是1。

　　第三個(gè)參數(shù)sem_flags是一組標(biāo)志，當(dāng)想要當(dāng)信號(hào)量不存在時(shí)創(chuàng)建一個(gè)新的信號(hào)量，可以和值IPC_CREAT做按位或操作。設(shè)置了IPC_CREAT標(biāo)志后，即使給出的鍵是一個(gè)已有信號(hào)量的鍵，也不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。而IPC_CREAT | IPC_EXCL則可以創(chuàng)建一個(gè)新的，唯一的信號(hào)量，如果信號(hào)量已存在，返回一個(gè)錯(cuò)誤。

　　semget函數(shù)成功返回一個(gè)相應(yīng)信號(hào)標(biāo)識(shí)符(非零)，失敗返回-1.

　　2、semop函數(shù)

　　它的作用是改變信號(hào)量的值，原型為：

　　[cpp] view plain copy print?

　　int semop(int sem_id, struct sembuf *sem_opa, size_t num_sem_ops);

　　sem_id是由semget返回的信號(hào)量標(biāo)識(shí)符，sembuf結(jié)構(gòu)的定義如下：

　　[cpp] view plain copy print?

　　struct sembuf{

　　short sem_num;//除非使用一組信號(hào)量，否則它為0

　　short sem_op;//信號(hào)量在一次操作中需要改變的數(shù)據(jù)，通常是兩個(gè)數(shù)，一個(gè)是-1，即P(等待)操作，

　　//一個(gè)是+1，即V(發(fā)送信號(hào))操作。

　　short sem_flg;//通常為SEM_UNDO,使操作系統(tǒng)跟蹤信號(hào)，

　　//并在進(jìn)程沒(méi)有釋放該信號(hào)量而終止時(shí)，操作系統(tǒng)釋放信號(hào)量

　　};

　　3、semctl函數(shù)

　　該函數(shù)用來(lái)直接控制信號(hào)量信息，它的原型為：

　　[cpp] view plain copy print?

　　int semctl(int sem_id, int sem_num, int command, ...);

　　如果有第四個(gè)參數(shù)，它通常是一個(gè)union semum結(jié)構(gòu)，定義如下：

　　[cpp] view plain copy print?

　　union semun{

　　int val;

　　struct semid_ds *buf;

　　unsigned short *arry;

　　};

　　前兩個(gè)參數(shù)與前面一個(gè)函數(shù)中的一樣，command通常是下面兩個(gè)值中的其中一個(gè)

　　SETVAL：用來(lái)把信號(hào)量初始化為一個(gè)已知的值。p 這個(gè)值通過(guò)union semun中的val成員設(shè)置，其作用是在信號(hào)量第一次使用前對(duì)它進(jìn)行設(shè)置。

　　IPC_RMID：用于刪除一個(gè)已經(jīng)無(wú)需繼續(xù)使用的信號(hào)量標(biāo)識(shí)符。