程序間通訊 訊號量

2021-08-17 10:00:42 字數 2813 閱讀 6846

為了更加深入理解訊號量我們還需了解一下幾個概念

原子操作意為不可被中斷的乙個或一系列操作,也可以理解為就是一件事情要麼做了,要麼沒做。而原子操作的實現,一般是依靠硬體來實現的。

同步:程序同步指的是多個程序需要相互配合共同完成一項任務,在訪問資源的時候,以某種特定順序的方式去訪問資源

互斥:乙個資源每次只能被乙個程序所訪問。

臨界區是一段**,在這段**中程序將訪問臨界資源(例如:公用的裝置或是儲存器),當有程序進入臨界區時,其他程序必須等待,有一些同步的機制必須在臨界區段的進入點和離開點實現,確保這些共用資源被互斥所獲得。

不同程序能夠看到的乙份公共的資源(如:印表機,磁帶機等),且一次僅允許乙個程序使用的資源稱為臨界資源。

1、訊號量的本質是資料操作鎖,它本身不具有資料交換的功能,而是通過控制其他的通訊資源(檔案,外部裝置)來實現程序間通訊,它本身只是一種外部資源的標識。

2、訊號量在此過程中負責資料操作的互斥、同步等功能。

為了防止出現因多個程序同時訪問乙個共享資源而引發的問題,我們需要一種方法,可以通過生成並使用令牌來授權,在任一時刻只能有乙個執行流訪問**的臨界區域。而訊號量就可以提供這樣的一種訪問機制,讓乙個臨界區同一時刻只有乙個執行流在訪問它。簡言之:訊號量的主要目的是為了保護臨界資源。

為了正確的實現訊號量,訊號量的操作應是原子操作

1、測試控制該資源的訊號量。

2、若此訊號量的值為正,則程序可以使用該資源。程序將訊號量值減1,,表示乙個資源被使用。

3、若此訊號量的值為0,則程序進入休眠狀態,直至訊號量值大於0,程序被喚醒,從新進入第1步。

4、當程序不再使用由乙個訊號控制的共享資源時,該訊號量值增1,如果有程序正在休眠等待該訊號量,則會被喚醒。

p原語

p(s)

}

v原語

注釋:

(1)功能:用來建立和訪問乙個訊號量集

(2)引數:

key—訊號量的名字

nsems—訊號量集中訊號量的個數

sem***—呼叫函式的操作型別,也可用於設定訊號量集的訪問許可權,通過or運算使用。

ipc_creat | ipc _excl | 0666 :一般用於建立,可保證返回乙個新的id,同時制定許可權為666

ipc_creat : 用於獲取乙個已經存在的id

(3)返回值:成功返回乙個非負整數,即該訊號量的標識碼;失敗返回-1

注釋:

(1)功能:用來初始化訊號集,或者刪除訊號集。

(2)引數:

semid:訊號量集ipc 識別符號。

semun:操作訊號在訊號集中的編號,第乙個訊號的號是0.

cmd:在semid指定的訊號量集合上執行此命令。

cmd常用命令:

ipc_seat:對此集合取semid_ds 結構,並存放在由arg.buf指向的結構中。

ipc_rmid:從系統中刪除該訊號量集合。

setval:設定訊號量集中的乙個單獨的訊號量的值,此時需要傳入第四個引數。

第四個引數是可選的,如果使用該引數,則其型別是semun,它是多個特定命令引數的聯合(union):

注釋:

(1)功能:操作乙個或一組訊號。也可以叫pv操作

(2)引數:

semid:訊號集的識別碼,可以通過semget獲取。

sops:是乙個指標,指向乙個訊號量運算元組。

nsops:訊號操作結構的數量,恆大於或等於1.

(3)返回值:成功執行時,都會回0,失敗返回-1,並設定errno錯誤資訊。

sembuf結構體

struct sembuf

;

說明:

(1)sem_num:操作訊號在訊號集中的編號,第乙個訊號的編號是0,最後乙個訊號的編號是nsems-1。

(2)sem_op:操作訊號量

若sem_op 為負(p操作), 其絕對值又大於訊號的現有值,操作將會阻塞,直到訊號值大於或等於sem_op的絕對值。通常用於獲取資源的使用權。

若sem_op 為正(v操作), 該值會加到現有的訊號內值上。通常用於釋放所控制資源的使用權。

sem_op的值為0:如果沒有設定ipc_nowait,則呼叫該操作的程序或執行緒將暫時睡眠,直到訊號量的值為0;否則程序或執行緒會返回錯誤eagain。

(3)sem_***: 訊號操作標識,有如下兩種選擇:

ipc_nowait:對訊號的操作不能滿足時,semop()不會阻塞,並立即返回,同時設定錯誤資訊。

sem_undo:程式結束時(正常退出或異常終止),保證訊號值會被重設為semop()呼叫前的值。避免程式在異常情況下結束時未解鎖鎖定的資源,早成資源被永遠鎖定。造成死鎖。

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