Linux信号量PV操作

文章由LinuxBoy分享于2019-03-24 09:03:27热评（68）

Linux信号量PV操作

semop操作中：sembuf结构的sem_flg成员可以为0、IPC_NOWAIT、SEM_UNDO 。为SEM_UNDO时，它将使操作系统跟踪当前进程对这个信号量的修改情况，如果这个进程在没有释放该信号量的情况下终止，操作系统将自动释放该进程持有的

semop操作中：sembuf结构的sem_flg成员可以为0、IPC_NOWAIT、SEM_UNDO 。为SEM_UNDO时，它将使操作系统跟踪当前进程对这个信号量的修改情况，如果这个进程在没有释放该信号量的情况下终止，操作系统将自动释放该进程持有的信号量。除非你对信号量的行为有特殊的要求，否则应该养成设置sem_flg为SEM_UNDO的好习惯。

1: //假设两个进程（父子进程）对一个文件进行写操作，但是这个文件同一时间只能有一个进程进行写操作。

2: //利用信号量实现pv操作

3: #include <stdio.h>

4: #include <stdlib.h>

5: #include <sys/ipc.h>

6: #include <sys/sem.h>

7: #include <sys/types.h>

8: #include <fcntl.h>

9: struct sembuf sops;

10: static int sid;

11: //创建一个新的信号量集

12: int createSemset(void)

13: {

14: char* pathname="semset";

15: if( access(pathname, F_OK)!=0 )

16: {

17: int fd=open(pathname, O_RDWR | O_CREAT, 0666);

18: if( fd<0 )

19: {

20: perror("open");

21: return -1;

22: }

23: }

24: key_t key=ftok(pathname, 'a');

25: if( -1==key )

26: {

27: perror("ftok");

28: return -1;

29: }

30: return semget(key, 1, IPC_CREAT | 0666) ;

31: }

32:

33: //P操作

34: int P(void)

35: {

36: sops.sem_num=0;

37: sops.sem_op=-1;

38: sops.sem_flg=0;

39: return semop(sid, &sops, 1);

40: }

41: //V操作

42: int V(void)

43: {

44: sops.sem_num=0;

45: sops.sem_op=1;

46: sops.sem_flg=0;

47: return semop(sid, &sops, 1);

48: }

49: int main(int argc, char *argv[])

50: {

51: sid=createSemset();

52: if( -1==sid )

53: {

54: perror("createSemset");

55: exit(1);

56: }

57:

58: if( -1==semctl(sid, 0, SETVAL, 1) )

59: {

60: perror("SETVAL");

61: exit(1);

62: }

63: pid_t pid=fork();

64: if( pid<0 )

65: {

66: perror("fork");

67: exit(1);

68: }

69: else if( 0==pid )

70: {

71: while(1)

72: {

73: if( -1==P() )

74: {

75: printf("P操作失败！

");

76: exit(1);

77: }

78: printf("子进程正在对文件进行写操作！

");

79: sleep(1);

80: printf("子进程写操作完毕，释放资源！

");

81: if( -1==V() )

82: {

83: printf("V操作失败！");

84: exit(1);

85: }

86: }

87: }

88: else

89: {

90: while(1)

91: {

92: if( -1==P() )

93: {

94: printf("P操作失败！

");

95: exit(1);

96: }

97: printf("父进程进程正在对文件进行写操作！

");

98: sleep(1);

99: printf("父进程写操作完毕，释放资源！

");

100: if( -1==V() )

101: {

102: printf("V操作失败！");

103: exit(1);

104: } ......

1: void P(int semid)

2: {

3: struct sembuf sem_p;

4: sem_p.sem_num = 0;

5: sem_p.sem_op = -1;

6: sem_p.sem_flg = SEM_UNDO;

7: if (semop(semid, &sem_p, 1) == -1) {

8: perror("p op failed

");

9: exit(1);

10: }

11: }

12:

13: void V(int semid)

14: {

15: struct sembuf sem_p;

16: sem_p.sem_num = 0;

17: sem_p.sem_op = 1;

18: sem_p.sem_flg = SEM_UNDO;

19: if (semop(semid, &sem_p, 1) == -1) {

20: perror("v op failed

");

21: exit(1);

22: }

23: }

PV原语通过操作信号量来处理进程间的同步与互斥的问题。其核心就是一段不可分割不可中断的程序。

信号量的概念1965年由著名的荷兰计算机科学家Dijkstra提出，其基本思路是用一种新的变量类型（semaphore）来记录当前可用资源的数量。有两种实现方式：1）semaphore的取值必须大于或等于0。0表示当前已没有空闲资源，而正数表示当前空闲资源的数量；2）semaphore的取值可正可负，负数的绝对值表示正在等待进入临界区的进程个数。

信号量是由操作系统来维护的，用户进程只能通过初始化和两个标准原语（P、V原语）来访问。初始化可指定一个非负整数，即空闲资源总数。

P原语：P是荷兰语Proberen（测试）的首字母。为阻塞原语，负责把当前进程由运行状态转换为阻塞状态，直到另外一个进程唤醒它。操作为：申请一个空闲资源（把信号量减1），若成功，则退出；若失败，则该进程被阻塞；

V原语：V是荷兰语Verhogen（增加）的首字母。为唤醒原语，负责把一个被阻塞的进程唤醒，它有一个参数表，存放着等待被唤醒的进程信息。操作为：释放一个被占用的资源（把信号量加1），如果发现有被阻塞的进程，则选择一个唤醒之。

具体PV原语对信号量的操作可以分为三种情况：

1）把信号量视为一个加锁标志位，实现对一个共享变量的互斥访问。

实现过程：

P(mutex); // mutex的初始值为1 访问该共享数据;

V(mutex);

非临界区

2）把信号量视为是某种类型的共享资源的剩余个数，实现对一类共享资源的访问。

实现过程：

P(resource); // resource的初始值为该资源的个数N 使用该资源；

V(resource); 非临界区

3）把信号量作为进程间的同步工具

实现过程：

临界区C1；

P(S);

V(S);

临界区C2；

推荐文章：

Linux信号量PV操作