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站在巨人的肩膀上——Linux信号量操作

2024-11-08 来源:个人技术集锦

感谢那些让我度过此学海的无名勇士


信号量简介:

在对于临界区资源管理的过程中,多个程序同时访问一个共享资源经常容易引发一系列问题:如死锁,结果不唯一等等,

在1965年,由荷兰科学家E.W.Dijkstra提出了一种新的进程同步工具,信号量及其PV操作。

对于信号量的定义是这样的:

                让多个进程通过特殊变量展开交互,一个进程在某一个关键点上被迫停止执行直至接收到对应的特殊变量值,通过这一措施,任何复杂的进程交互要求均可得到满足,这种特殊的变量就是信号量。

信号量的种类分为以下2种:

一般信号量:

               设s为一个记录型数据结构,其中value为整型变量,系统初始化时为其赋值,PV操作的原语描述如下:

               P(s):将信号量value值减1,若结果小于0,则执行P操作的进程被阻塞,若结果大于等于0,则执行P操作的进程将继续执行。

               V(s):将信号量的值加1,若结果不大于0,则执行V操作的进程从信号量s有关的list所知队列中释放一个进程,使其转化为就绪态,自己则继续执行,若结果大于0,则执行V操作的进程继续执行。

二值信号量:

              设s为一个记录型数据结构,其中分量value仅能取值0或1,二值信号量的PV操作的原语描述和一般信号量相同,虽然二值信号量仅能取值0或1,但可以证明他有着与其他信号量相同的表达能力

            

当然以上都是创造者所给出的定义,对于实现方式在不同的平台下接口会有不同,以下的实现部分均是建立在Linux平台下使用C语言编码实现,主要介绍的也是对应的C接口

上面那些定义总结起来可以这样说:通过使用信号量生成令牌来授权,在任一时刻只能有一个执行线程访问代码的临界区域。临界区域是指执行数据更新的代码需要独占式地执行。而信号量就可以提供这样的一种访问机制,让一个临界区同一时间只有一个线程在访问它,也就是说信号量是用来调协进程对共享资源的访问的一种手段。


函数操作:

对于与信号量操作有关的接口,Linux下主要提供了以下几个函数,值得注意的是,在Linux下的C接口中,这些函数的操作对象都是信号量值组,也就是一个信号量值的链表


int semget(key_t key, int num_sems, int sem_flags);

该函数的作用是创建一个新信号量或取得一个已有信号量。

第一个参数key是整数值(唯一非零),就是Linux线程操作中经常用到的键值,可以通过ftok函数得到,不相关的进程可以通过它访问一个信号量,它代表程序可能要使用的某个资源,程序对所有信号量的访问都是间接的,程序先通过调用semget函数并提

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