描述
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以一个停车场的运作为例。简单起见，假设停车场只有三个车位，一开始三个车位都是空的。这时如果同时来了五辆车，看门人允许其中三辆直接进入，然后放下车拦，剩下的车则必须在入口等待，此后来的车也都不得不在入口处等待。这时，有一辆车离开停车场，看门人得知后，打开车拦，放入外面的一辆进去，如果又离开两辆，则又可以放入两辆，如此往复。
在这个停车场系统中，车位是公共资源，每辆车好比一个线程，看门人起的就是信号量的作用。
分类
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整型信号量（integer semaphore)：信号量是整数
记录型信号量（record semaphore)：每个信号量s除一个整数值s.value（计数）外，还有一个进程等待队列s.L，其中是阻塞在该信号量的各个进程的标识
二进制信号量(binary semaphore)：只允许信号量取0或1值
每个信号量至少须记录两个信息：信号量的值和等待该信号量的进程队列。它的类型定义如下：（用类PASCAL语言表述）
semaphore = record
value: integer
queue: ^PCB
end
其中PCB是进程控制块，是操作系统为每个进程建立的数据结构。
s.value>=0时，s.queue为空；
s.value<0时，s.value的绝对值为s.queue中等待进程的个数；
特性
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抽象的来讲，信号量的特性如下：信号量是一个非负整数（车位数），所有通过它的线程/进程（车辆）都会将该整数减一（通过它当然是为了使用资源），当该整数值为零时，所有试图通过它的线程都将处于等待状态。在信号量上我们定义两种操作： Wait（等待） 和 Release（释放）。当一个线程调用Wait操作时，它要么得到资源然后将信号量减一，要么一直等下去（指放入阻塞队列），直到信号量大于等于一时。Release（释放）实际上是在信号量上执行加操作，对应于车辆离开停车场，该操作之所以叫做“释放”是因为释放了由信号量守护的资源。
操作方式
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对信号量有4种操作(include<semaphore>)：
1. 初始化（initialize），也叫做建立（create） int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value)
2. 等信号（wait），也可叫做挂起（suspend）int sem_wait(sem_t *sem)
3. 给信号（signal）或发信号（post） int sem_post（sem_t *sem）
4.清理（destroy） int sem_destory(sem_t *sem)[1]
创建
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同共享内存一样，系统中同样需要为信号量集定制一系列专有的操作函数（semget，semctl等）。系统命令ipcs可查看当前的系统IPC的状态，在命令后使用-s参数。使用函数semget可以创建或者获得一个信号量集ID，函数原型如下：
#include <sys/shm.h>
int semget( key_t key, int nsems, int flag)
函数中参数key用来变换成一个标识符，每一个IPC对象与一个key相对应。当新建一个共享内存段时，使用参数flag的相应权限位对ipc_perm结构中的mode域赋值，对相应信号量集的shmid_ds初始化的值如表1所示。
shmid_ds结构初始化值表
ipc_perm结构数据
初 值
ipc_perm结构数据
初 值
Sem_otime
0
Sem_nsems
Nsems
Sem_ctime
系统当前值
参数nsems是一个大于等于0的值，用于指明该信号量集中可用资源数（在创建一个信号量时）。当打开一个已存在的信号量集时该参数值为0。函数执行成功，则返回信号量集的标识符（一个大于等于0的整数），失败，则返回–1。函数semop用以操作一个信号量集，函数原型如下：
#include <sys/sem.h>
int semop( int semid, struct sembuf semoparray[], size_t nops )
函数中参数semid是一个通过semget函数返回的一个信号量标识符，参数nops标明了参数semoparray所指向数组中的元素个数。参数semoparray是一个struct sembuf结构类型的数组指针，结构sembuf来说明所要执行的操作，其定义如下：
struct sembuf{
unsigned short sem_num
short sem_op
short sem_flg
}
在sembuf结构中，sem_num是相对应的信号量集中的某一个资源，所以其值是一个从0到相应的信号量集的资源总数（ipc_perm.sem_nsems）之间的整数。sem_op指明所要执行的操作，sem_flg说明函数semop的行为。sem_op的值是一个整数，如表2所示，列出了详细sem_op的值及所对应的操作。
sem_op值详解
Sem_op
操 作
正数
释放相应的资源数，将sem_op的值加到信号量的值上
0
进程阻塞直到信号量的相应值为0，当信号量已经为0，函数立即返回。如果信号量的值不为0，则依据sem_flg的IPC_NOWAIT位决定函数动作。sem_flg指定IPC_NOWAIT，则semop函数出错返回EAGAIN。sem_flg没有指定IPC_NOWAIT，则将该信号量的semncnt值加1，然后进程挂起直到下述情况发生。信号量值为0，将信号量的semzcnt的值减1，函数semop成功返回；此信号量被删除（只有超级用户或创建用户进程拥有此权限），函数smeop出错返回EIDRM；进程捕捉到信号，并从信号处理函数返回，在此情况将此信号量的semncnt值减1，函数semop出错返回EINTR
负数
请求sem_op的绝对值的资源。如果相应的资源数可以满足请求，则将该信号量的值减去sem_op的绝对值，函数成功返回。当相应的资源数不能满足请求时，这个操作与sem_flg有关。sem_flg指定IPC_NOWAIT，则semop函数出错返回EAGAIN。sem_flg没有指定IPC_NOWAIT，则将该信号量的semncnt值加1，然后进程挂起直到下述情况发生：当相应的资源数可以满足请求，该信号的值减去sem_op的绝对值。成功返回；此信号量被删除（只有超级用户或创建用户进程拥有此权限），函数smeop出错返回EIDRM：进程捕捉到信号，并从信号处理函数返回，在此情况将此信号量的semncnt值减1，函数semop出错返回EINTR
基本流程
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下面实例演示了关于信号量操作的基本流程。程序中使用semget函数创建一个信号量集，并使用semop函数在这个信号集上执行了一次资源释放操作。并在shell中使用命令查看系统IPC的状态。
（1）在vi编辑器中编辑该程序。
程序清单14-10 create_sem.c 使用semget函数创建一个信号量
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main( void )
{
int sem_id
int nsems = 1
int flags = 0666
struct sembuf buf
sem_id = semget(IPC_PRIVATE, nsems, flags)/*创建一个新的信号量集*/
if ( sem_id <0 ){
perror( "semget ")
exit (1 )
}
/*输出相应的信号量集标识符*/
printf ( "successfully created a semaphore : %d\n", sem_id )
buf.sem_num = 0/*定义一个信号量操作*/
buf.sem_op = 1/*执行释放资源操作*/
buf.sem_flg = IPC_NOWAIT/*定义semop函数的行为*/
if ( (semop( sem_id, &buf, nsems) ) <0) { /*执行操作*/
perror ( "semop")
exit (1 )
}
system ( "ipcs -s " )/*查看系统IPC状态*/
exit ( 0 )
}
（2）在vmware中编译该程序如下：
gcc -o a.o testc_semaphore.c
（3）在shell中运行该程序如下：
./a3.o
successfully created a semaphore : 0
------ Semaphore Arrays --------
key semid owner perms nsems
0x00000000 0 zcr 666 1
在上面程序中，用semget函数创建了一个信号量集，定义信号量集的资源数为1，接下来使用semop函数进行资源释放操作。在程序的最后使用shell命令ipcs来查看系统IPC的状态。
%注意：命令ipcs参数-s标识查看系统IPC的信号量集状态。
希望能帮到你，满意望采纳哦。
/*编译命令：gcc -o shm shm.c -g */2
3#include<sys/sem.h>
4#include<sys/ipc.h>
5
6#define SEGSIZE 1024
7#define READTIME 1
8
9union semum
10{
11int val
12struct semid_ds *buf
13unsigned short *array
14}arg
15
16/* 创建信号量 */
17int sem_creat(key_t key)
18{
19union semun sem
20int semid
21sem.val = 0
22semid = semget(key, 1, IPC_CREAT | 0666)
23
24if (semid == -1)
25{
26printf("Create semaphore error\n")
27exit(-1)
28}
29
30semctl(semid, 0, SETVAL, sem)
31
32return semid
33}
34
35/* 删除信号量*/
36int del_sem(int semid)
37{
38union semun sem
39sem.val = 0
40semctl(semid, 0, IPC_RMID, sem)
41}
42
43/* 信号量的P操作，使得信号量的值加1 */
44int p(int semid)
45{
46struct sembuf sops = {0,
47 +1,
48 IPC_NOWAIT
49 }
50
51return (semop(semid, &sops, 1))
52}
53
54/* 信号量的v操作，使得信号量的值减1 */
55int v(int semid)
56{
57struct sembuf sops = {0,
58 -1,
59 IPC_NOWAIT
60 }
61
62return (semop(semid, &sops, 1))
63}
64
65/* server主程序 */
66int main(int argc, char **argv)
67{
68key_tkey
69int shmid, semid
70char *shm
71char msg[7] = "-data-"
72char i
73struct semid_ds buf
74
75key = ftok("/", 0)
76shmid = shmget(key, SEGSIZE, IPC_CREAT|0604)
77
78if shmid == -1)
79{
80printf(" create shared memory error\n")
81return -1
82}
83
84shm = (char *)shmat(shmid, 0, 0)
85if (-1 == (int)shm)
86{
87printf(" attach shared memory error\n")
88return -1
89}
90
91semid = sem_creat(key)
92
93for (i = 0i <= 3i++)
94{
95sleep(1)
96p(semid)
97sleep(READTIME)
98msg[5] = '0' + i
99memcpy(shm,msg,sizeof(msg))
100sleep(58)
101v(semid)
102}
103
104shmdt(shm)
105
106shmctl(shmid,IPC_RMID,&buf)
107
108del_sem(semid)
109
110return 0
111
112}
113
114
115
116
117
118
119
120
121
Linux信号量(semaphore)是一种互斥机制。即对某个互斥资源的访问会收到信号量的保护，在访问之前需要获得信号量。在操作完共享资源后，需释放信号量，以便另外的进程来获得资源。获得和释放应该成对出现。
获得信号量集，需要注意的是，获得的是一个集合，而不是一个单一的信号量。
#include
#include
#include
1: int semget(key_t key,int nsems,int semflg)
key:系统根据这个值来获取信号量集。
nsems:此信号集包括几个信号量。
semflg:创建此信号量的属性。 （IPC_CREAT | IPC_EXCL | S_IRUSR | S_IWUSR)
成功则返回该信号量集的ID。
注：
既指定IPC_CREAT又指定IPC_EXCL时，如果系统中该信号量集已经存在，则马上返回。
如果需要获得存在的信号量，则将此参数置0.
2: int semctl(int semid,int senum,int cmd....)
semid:信号量ID。
senum:对信号量集中的第几个信号量进行控制。（从0开始）
cmd:需要进行的操作。（SETVAL是其中的一个）。
根据cmd的不同可能存在第四个参数，cmd=SETVAL时，表示同时信号量可以被获得几次，如第四个参数
num=1表示只能被获得一次，既被信号量保护的资源只能同时被一个程序使用。
该系统调用，是在对信号量初始化时用的。
-3： “3”前面加了"-"表示当需要使用互斥资源时应该做这步。
int semop(int semid,struct sembuf *sem,int num_elements)
struct sembuf {
unsigned short sem_num //该信号量集中的第几个信号量。
int sem_op//需要获得还是释放信号量
int sem_flg//相关动作
}
num_elements:需要对该信号量集中的多少个信号量进行处理。
获得信号量时，将sembuf结构提初始化为：
sem_num = 0//该信号量集中的首个信号量
sem_op = -1//获得信号量
sem_flag = IPC_NOWAIT //如果不能获得信号量，马上返回。
semop(semid,_sem,1)
同理释放信号量时，将sem_op设为1.
以上是对信号量的简单处理
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