Linux System V IPC 信号量

Linux System V IPC 信号量

模型

获取key ftok（）
创建/获取信号量集 semget（）
初始化信号量集 semctl（）
操作信号量集 semop（）
删除信号量集 semctl（）

使用的头文件:

#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/sem.h>

ftok（）

//获取key值, key值是System V IPC的标识符，成功返回key，失败返回-1设errno//同pathname+同 proj_id==>同key_t;key_t ftok（const char *pathname, int proj_id）;

pathname :文件名
proj_id: 1~255的一个数，表示project_id

key_t key=ftok（".",100）;//“.”就是一个存在且可访问的路径, 100是假设的proj_idif（-1==key）perror（"ftok"）,exit（-1）;

semget（）:

//创建/获取一个信号量集，成功返回semid，失败返回-1int semget（key_t key, int nsems, int semflg）;nsems: 信号量集的大小/信号量的个数，0表示获取已经存在的信号量集
semflg

IPC_CREAT :若不存在则创建, 需要在msgflg中＂|权限信息＂; 若存在则打开
IPC_EXCL :若存在则创建失败
0 :获取已经存在的信号量集

//create semsemid=semget（key,1,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0664）;if（-1==semid）perror（"semid"）,exit（-1）;

semctl（）

//主要用于对指定的信号量集/信号量执行指定的操作,成功返回0,失败返回-1设errnoint semctl（int semid, int semnum, int cmd, ...）;

semid: 信号量集的编号（哪个信号量集）
semnum: 信号量集的下标（这个信号量集里的哪个信号量）
cmd:具体的操作命令

IPC_STAT 将内核中与semid相关的信息拷贝到arg.buf指向的结构体中
IPC_SET将buf指向的semid_ds结构体的部分内容写入到内核中的相关数据结构中，同时更新sem_ctime成员
IPC_RMID 立即销毁指定的信号量集，调用的进程的的effective UID必须和信号量集的创建者或所有者相匹配，或者这个进程有足够的特权级别，此时第四个参数会被忽略
IPC_INFO（Linux-specific）返回系统对信号量集的限制到__buf指向的结构体seminfo中

//_GNU_SOURCEstructseminfo {int semmap; /* Number of entries in semaphore map; unused within kernel */int semmni; /* Maximum number of semaphore sets */int semmns; /* Maximum number of semaphores in all semaphore sets */int semmnu; /* System-wide maximum number of undo structures; unused within kernel */int semmsl; /* Maximum number of semaphores in a set */int semopm; /* Maximum number of operations forsemop（2） */int semume; /* Maximum number of undo entries per process; unused within kernel */int semusz; /* Size of struct sem_undo */int semvmx; /* Maximum semaphore value */int semaem; /* Max. value that can be recorded for semaphore adjustment （SEM_UNDO） */};//semmsl, semmns, semopm, semmni可以通过/proc/sys/kernel/sem来设置

SEM_INFO （Linux-specific）返回和IPC_INFO一样的信息，除了以下方面：semusz成员返回当前系统中存在的信号量集的数目，semaem返回系统中所有信号量集中的信号量总数
SEM_STAT（Linux-specific）返回semid_ds结构，类似与IPC_STAT
GETALL 返回所有信号量的semval到arg.array中，忽略semnum
GETNCNT 返回信号量集第semnum个信号量的semcnt值
GETPID 返回信号量集第semnum个信号量的sempid值
GETVAL 返回信号量集第semnum个信号量的semval值
GETZCNT 返回信号量集第semnum个信号量的semzcnt值
SETALL 使用arg.array设置信号量集里的所有的信号量的semval值，同时更新信号量集的semid_ds结构体的sem_ctime成员的值
SETVAL返回信号量集第semnum个信号量的semval的值到arg.val中，同时更新信号量集的semid_ds结构体的sem_ctime成员的值

the fourth argument:

union semun {intval; /* 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） */};//<sys/sem.h>struct semid_ds {struct ipc_perm sem_perm; /* Ownership and permissions */time_tsem_otime;/* Last semop time */time_tsem_ctime;/* Last change time */unsigned shortsem_nsems;/* No. of semaphores in set */};//<sys/ipc.h>struct ipc_perm {key_t __key;/* Key supplied to semget（2） */uid_t uid;/* Effective UID of owner */gid_t gid;/* Effective GID of owner */uid_t cuid; /* Effective UID of creator */gid_t cgid; /* Effective GID of creator */unsigned shortmode; /* Permissions */unsigned short__seq;/* Sequence number */};

int res=semctl（semid,0,SETVAL,5）;if（-1==res）perror（"semctl"）,exit（-1）;int res=semctl（semid,0,IPC_RMID）;if（-1==res）perror（"semctl"）,exit（-1）;

semop（）:

//操作指定的信号量集，成功返回0,失败返回-1设errnoint semop（int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops）;

semid:信号集的ID（returned by semget（））
sops:结构体指针, 既可以指向结构体变量, 也可以指向结构体数组?信号量集本质上是若干个信号量的集合, 可以实现对信号量的批处理

struct sembuf{unsigned shortsem_num;//信号量集的下标short sem_op; //正数表示增加, 0表示不变, 负数表示??小short sem_flg;//操作标志,默认给0}

nsops:结构体指针指向的元素个数, 也就是数组的大小

例子

Sys V IPC sem#include<unistd.h>#include<sys/types.h>#include<sys/ipc.h>#include<sys/sem.h>#include<signal.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>int main（）{//get keykey_t key=ftok（".",200）;if（-1==key）perror（"ftok"）,exit（-1）;printf（"key=%d
",key）;//create semint semid=semget（key,0,0）;if（-1==semid）perror（"semget"）,exit（-1）;printf（"semid=%d
",semid）;//creat 10 children to take the shared resourceint i=0;for（i=0;i<10;i++）{//创建10个进程, 当然,需要只给parent或child单独fork（）, 否则就是2^10个进程pid_t pid=fork（）;if（-1==pid）perror（"fork"）,exit（-1）;if（0==pid）{struct sembuf buf;//准备占用资源, sem_op-1buf.sem_num=0;//信号量集下标buf.sem_op=-1;//信号量-1buf.sem_flg=0;//操作标志int res=semop（semid,&buf,1/*结构体变量的个数*/）;if（-1==res）perror（"semop"）,exit（-1）;sleep（20）;//模拟正在占用共享资源buf.sem_op=1; //占用完了, sem_op+1res=semop（semid,&buf,1）;if（-1==res）perror（"semop"）,exit（-1）;exit（0）;//终止子进程, 自然也就跳出了循环,防止再fork（）//break;}} return 0;}//出现抢占的效果, 还没有全部释放完毕的时候就有进程抢到了已经释放的进程

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