訊號量
一、是什麼
訊號量的本質是一種資料操作鎖，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。訊號量在此過程中負責資料操作的互斥、同步等功能。
當請求乙個使用訊號量來表示的資源時，程序需要先讀取訊號量的值來判斷資源是否可用。大於0，資源可以請求，等於0，無資源可用，程序會進入睡眠狀態（程序掛起等待）直至資源可用。 當程序不再使用乙個訊號量控制的共享資源時，訊號量的值+1（訊號量的值大於0），對訊號量的值進行的增減操作均為原子操作，這是由於訊號量主要的作用是維護資源的互斥或多程序的同步訪問。
而在訊號量的建立及初始化上，不能保證操作均為原子性。
二、為什麼要使用訊號量
為了防止出現因多個程式同時訪問乙個共享資源而引發的一系列問題，我們需要一種方法， 它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執行緒訪問**的臨界區域。
臨界區域是指執行資料更新的**需要獨佔式地執行（這個房子暫時我乙個人可以用， 房子好比臨界區域）。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間只有乙個執行緒在訪問它， 也就是說訊號量是用來調協程序對共享資源的訪問的。其中共享記憶體的使用就要用到訊號量。
三、訊號量的工作原理
由於訊號量只能進行兩種操作等待和傳送訊號，即p(sv)和v(sv),他們的行為是這樣的：
p(sv)：如果sv的值大於零，就給它減1；如果它的值為零，就掛起該程序的執行
v(sv)：如果有其他程序因等待sv而被掛起，就讓它恢復執行，如果沒有程序因等待sv而掛 起，就給它加1.
舉個例子，就是兩個程序共享訊號量sv，一旦其中乙個程序執行了p(sv)操作，它將得到訊號 量，並可以進入臨界區，使sv減1。而第二個程序將被阻止進入臨界區，因為當它試圖執行 p(sv)時，sv為0，它會被掛起以等待第乙個程序離開臨界區域並執行v(sv)釋放訊號量，這時 第二個程序就可以恢復執行。
四、linux的訊號量機制
linux提供了一組精心設計的訊號量介面來對訊號量進行操作，它們不只是針對二進位制訊號 量，下面將會對這些函式進行介紹，但請注意，這些函式都是用來對成組的訊號量值進行操作的。它們宣告在頭⽂檔案sys/sem.h中
1、semget函式
它的作用是建立乙個新訊號量或取得乙個已有訊號量，原型為：
int semget(key_t key, int num_sems, int sem_flags);第乙個引數key是整數值（唯一非零），不相關的程序可以通過它訪問乙個訊號量，它代表程式可能要使用的某個資源，程式對所有訊號量的訪問都是間接的，程式先通過呼叫semget函式並提供乙個鍵，再由系統生成乙個相應的訊號識別符號（semget函式的返回值），只有semget函式才直接使用訊號量鍵，所有其他的訊號量函式使用由semget函式返回的訊號量識別符號。如果多個程式使用相同的key值，key將負責協調工作。第二個引數num_sems指定需要的訊號量數目，它的值幾乎總是1。
第三個引數sem_flags是一組標誌，當想要當訊號量不存在時建立乙個新的訊號量，可以和值ipc_creat做按位或操作。設定了ipc_creat標誌後，即使給出的鍵是乙個已有訊號量的鍵，也不會產生錯誤。而ipc_creat | ipc_excl則可以建立乙個新的，唯一的訊號量，如果訊號量已存在，返回乙個錯誤。
semget函式成功返回乙個相應訊號識別符號（非零），失敗返回-1.
2、semop函式
它的作用是改變訊號量的值，原型為：
int semop(int sem_id, struct sembuf *sem_opa, size_t num_sem_ops);sem_id是由semget返回的訊號量識別符號，sembuf結構的定義如下：
struct sembuf3、semctl函式;
該函式用來直接控制訊號量資訊，它的原型為：
int semctl(int sem_id, int sem_num, int command, ...);如果有第四個引數，它通常是乙個union semum結構，定義如下：
union semun前兩個引數與前面乙個函式中的一樣，command通常是下面兩個值中的其中乙個;
setval：用來把訊號量初始化為乙個已知的值。p 這個值通過union semun中的val成員設定，其作用是在訊號量第一次使用前對它進行設定。
ipc_rmid：用於刪除乙個已經無需繼續使用的訊號量識別符號。
五、舉例
這個程式的臨界區為main函式for迴圈的semaphore_p和semaphore_v函式中間的**。
分析看：同時執行乙個程式的兩個例項，注意第一次執行時，要加上乙個字元作為引數，例如本例中的字元『o』，它用於區分是否為第一次呼叫，同時這個字元輸出到螢幕中。因為每個程式都在其進入臨界區後和離開臨界區前列印乙個字元，所以每個字元都應該成對出現，正如你看到的上圖的輸出那樣。在main函式中迴圈中我們可以看到，每次程序要訪問stdout（標準輸出），即要輸出字元時，每次都要檢查訊號量是否可用（即stdout有沒有正在被其他程序使用）。所以，當乙個程序a在呼叫函式semaphore_p進入了臨界區，輸出字元後，呼叫sleep時，另乙個程序b可能想訪問stdout，但是訊號量的p請求操作失敗，只能掛起自己的執行，當程序a呼叫函式semaphore_v離開了臨界區，程序b馬上被恢復執行。然後程序a和程序b就這樣一直迴圈了10次。
訊號量總結到此，其他機制見博主另外博文。
賜教！
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