信號量

Linux內核信號量集用結構體semid_ds結構體表示,semid_ds的結構體定義如下:

/* Data structure describing a set of semaphores.  */struct semid_ds{  struct ipc_perm sem_perm;        /* operation permission struct */  __time_t sem_otime;            /* last semop() time */  __syscall_ulong_t __glibc_reserved1;  __time_t sem_ctime;            /* last time changed by semctl() */  __syscall_ulong_t __glibc_reserved2;  __syscall_ulong_t sem_nsems;        /* number of semaphores in set */  __syscall_ulong_t __glibc_reserved3;  __syscall_ulong_t __glibc_reserved4;};

每個信號量則描述為:

struct sem{       int    semval ;       int    sempid ;            int    semcnt ;       int    semzcnt;};  

信號量的基本操作包括創建信號量、信號量的值操作、獲取或設置信號量屬性,對應的相關函數的分別是semget、semop、semctl。

1.創建信號量集

semget函數用于創建信號量,如果參數key指定的信號量集已經存在,則就返回該信號量集。

#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/sem.h>int semget(key_t key, int nsems, int flag);

key:一個整數類型的鍵值,用來命名某個特定的信號量集。

nsems:指定打開或者新創建的信號量集包含的信號量數目。

falg:9個位的權限標志。

返回值:成功返回信號量集描述字,否則返回-1。

2.信號量值操作

信號量本質上是一個計數器,進程可以使用函數semop來增加或者減少信號量值,以表示釋放或者申請共享資源。

#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/sem.h>int semop(int sem_id, struct sembuf * sops, unsigned int nsops);

sem_id:semget函數返回的信號量集描述字。

nsops:本次操作的信號量數目,也是sops指向的數組的大小。

sops:指向一個類型為sembuf的結構體數組。

sembuf結構體:

/* Structure used for argument to `semop' to describe operations.  */struct sembuf{  unsigned short int sem_num;    /* semaphore number */  short int sem_op;        /* semaphore operation */  short int sem_flg;        /* operation flag */};

如果sem_op為負數,就從信號量值中減去sem_op的絕對值,表示進程獲取資源;如果sem_op為正數,就把它加到信號量上,表示歸還資源;如果sem_op為0,則調用進程睡眠,直到信號量值為0。sem_flag一般設置為0。

3.獲取或者設置信號量屬性

系統中的每個信號量集都對應一個struct sem_ds結構體,該結構體記錄信號量集的各種信息,存放于內核空間。為了設置、獲取信號量集的各種信息及屬性,在用戶空間中有一個聯合體union semnu與之對應。

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_INF    (Linux-specific) */};

信號量屬性操作的函數原型:

#include <linux/sem.h>int semctl(int semid, int semnum, int cmd,unionsemun arg);

semid:信號量集描述字。

semnum:待操作的信號量在信號集semid中的索引。

cmd:指定具體的操作類型,常見的操作有:

　　SETVAL:設置semnum所代表信號量的值為arg.val。

　　SETALL:通過arg.val更新所有信號量的值。

　　IPC_RMID:從內核主存中刪除信號量集。