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。
第一章：绪论？内核版本号格式：x.y.zz-www／x为主版本号，y为次版本号，zz为次次版本号，www为发行号／次版本号改变说明内核有重大变革，其偶数为稳定版本，奇数为尚在开发中的版本
第二章：基础？
文件种类：-：txt，二进制／d：目录／l：链接文件（link）／b：区块设备文件／c：字符设备文件／p：管道
目录结构：bin：可执行／boot：开机引导／dev：设备文件／etc：系统配置文件／lib：库文件／mnt：设备挂载点／var：系统日志／
命令：rmdir：删除空目录／find [path] [expression]／touch命令还可以修改指定文件的最近一次访问时间／tar -czvf usr.tar.gz path／tar –zxvf usr.tar.gz／tar –cjvf usr.tar.bz2 path／tar –jxvf usr.tar.bz2
gcc：预处理：-g／I在头文件搜索路径中添加目录，L在库文件搜索路径中
gdb：设置断点：b／查看断点信息：info
Makefile：make –f other_makefile／<：第一个依赖文件的名称／@：目标文件的完整名称／^：所有不重复的依赖文件／+：所有依赖文件（可能重复）
第三章：文件IO
read：read(fd, temp, size)／读fd中长度为size的值到temp／返回0表示file为NULL
write：write(fd, buf, buf_size)／写长度为buf_size的buf内容到fd中
lseek：lseek(fd, offset, SEEK_SET)／从文件开头向后增加offset个位移量
unlink：从文件系统中删除一个名字
open1：int open(const char * pathname, int flags, mode_t mode)／flags为读写方式／mode为权限设置／O_EXCL：测试文件是否存在／O_TRUNC：若存在同名文件则删除之并新建
open2：注意O_NONBLOCK
mmap.1：void *mmap(void *start, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offsize)
mmap.2：mmap(start_addr, flength, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0)
fcntl：上锁／int fcntl(int fd, int cmd, struct flock * lock)／对谁；做什么；设置所做内容
select：fd_max+1，回传读状况，回传写状况，回传异常，select等待的时间／NULL为永远等待／0为从不等待／凡需某状况则用之，反则(fd_set *)NULL之
FD_*那几个函数……
一般出错则返回-1
第四章：文件与目录
硬链接与符号链接？
chdir改变目录
0：in／1：out／2：err
第五章：内存管理
可执行文件存储时：代码区、数据区和未初始化区
栈：by编译器，向低址扩展，连续，效率高／堆：by程序员
/etc/syslog.conf，系统log记录文件／优先级为-20时最高
第六章：进程和信号
程序代码、数据、变量、文件描述符和环境／init的pid为1
execl族：int execl(const char * path, const char * arg, ....)／path即可执行文件的路径，一般为.／最后一个参数以NULL结束
waitpid：waitpid(pid_t pid,int * status,int options)／option：一般用WNOHANG，没有已经结束的子进程则马上返回，不等待
kill：int kill(pid_t pid,int sig)／发送信号sig给pid
void (*signal(int signum, void(* handler)(int)))(int)／第一个参数被满足时，执行handler／第一个参数常用：SIG_IGN：忽略信号／SIG_DFL：恢复默认信号
第七章：线程
sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value)／pshared为0／value即初始值
第八章：管道
1：write／0：read
第九章：信号量、共享内存和消息队列
临界资源：操作系统中只允许一个进程访问的资源／临界区：访问临界资源的那段代码
信号量：建立联系（semget），然后初始化，PV操作，最后destroy
共享内存没有提供同步机制
第十章：套接字
UDP：无连接协议，无主客端的区分／实时性
TCP：字节流／数据可靠性／网络可靠性
数据报：SOCK_STREAM／SOCK_DGRAM
其它
管道一章的both_pipe即父子进程间的全双工管道通讯
关系到信号和互斥的服务器-客户端程序
线程一章的class的multi_thread文件夹下的thread8.c
int main(void)
{
int data_processed
int file_pipes_1[2]
int file_pipes_2[2]
char buffer[BUFSIZ + 1]
const char some_data[] = "123"
const char ch2p[] = "this is the string from child to the parent!"
const char p2ch[] = "this is the string from parent to the child!"
pid_t fork_result
memset(buffer,'\0',sizeof(buffer))
if(pipe(file_pipes_1) == 0){
if(pipe(file_pipes_2) == 0){
fork_result = fork()
switch(fork_result){
case -1:
perror("fork error")
exit(EXIT_FAILURE)
case 0://child
close(file_pipes_1[1])
close(file_pipes_2[0])
printf("in the child!\n")
read(file_pipes_1[0],buffer, BUFSIZ)
printf("in the child, read_result is \"%s\"\n",buffer)
write(file_pipes_2[1],ch2p, sizeof(ch2p))
printf("in the child, write_result is \"%s\"\n",ch2p)
exit(EXIT_SUCCESS)
default://parent
close(file_pipes_1[0])
close(file_pipes_2[1])
printf("in the parent!\n")
write(file_pipes_1[1], p2ch, sizeof(p2ch))
printf("in the parent, write_result is \"%s\"\n",p2ch)
read(file_pipes_2[0],buffer, BUFSIZ)
printf("in the parent, read_result is \"%s\"\n",buffer)
exit(EXIT_SUCCESS)
}
}
}
}
#ifndef DBG
#define DBG
#endif
#undef DBG
#ifdef DBG
#define PRINTF(fmt, args...) printf("file->%s line->%d: " \
fmt, __FILE__, __LINE__, ##args)
#else
#define PRINTF(fmt, args...) do{}while(0)
#endif
int main(void)
{
PRINTF("%s\n", "hello!")
fprintf(stdout, "hello hust!\n")
return 0
}
#define N 5
#define MAX 5
int nput = 0
char buf[MAX][50]
char *buffer = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789"
char buf_r[100]
sem_t mutex,full,avail
void *productor(void *arg)
void *consumer(void *arg)
int i = 0
int main(int argc, char **argv)
{
int cnt = -1
int ret
int nput = 0
pthread_t id_produce[10]
pthread_t id_consume
ret = sem_init(&mutex, 0, 1)
ret = sem_init(&avail, 0, N)
ret = sem_init(&full, 0, 0)
for(cnt = 0cnt <6cnt ++ ){
//pthread_create(&id_produce[cnt], NULL, (void *)productor, &cnt)
pthread_create(&id_produce[cnt], NULL, (void *)productor, (void *)cnt)
}
pthread_create(&id_consume, NULL, (void *)consumer, NULL)
for(cnt = 0cnt <6cnt ++){
pthread_join(id_produce[cnt], NULL)
}
pthread_join(id_consume,NULL)
sem_destroy(&mutex)
sem_destroy(&avail)
sem_destroy(&full)
exit(EXIT_SUCCESS)
}
void *productor(void *arg)
{
while(1){
sem_wait(&avail)
sem_wait(&mutex)
if(nput >= MAX * 3){
sem_post(&avail)
//sem_post(&full)
sem_post(&mutex)
return NULL
}
sscanf(buffer + nput, "%s", buf[nput % MAX])
//printf("write[%d] \"%s\" to the buffer[%d]\n", (*(int*)arg), buf[nput % MAX],nput % MAX)
printf("write[%d] \"%s\" to the buffer[%d]\n", (int)arg, buf[nput % MAX],nput % MAX)
nput ++
printf("nput = %d\n", nput)
sem_post(&mutex)
sem_post(&full)
}
return NULL
}
void *consumer(void *arg)
{
int nolock = 0
int ret, nread, i
for(i = 0 i <MAX * 3i++)
{
sem_wait(&full)
sem_wait(&mutex)
memset(buf_r, 0, sizeof(buf_r))
strncpy(buf_r, buf[i % MAX], sizeof(buf[i % MAX]))
printf("read \"%s\" from the buffer[%d]\n\n",buf_r, i % MAX)
sem_post(&mutex)
sem_post(&avail)
//sleep(1)
}
return NULL
}
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