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信号量是包含一个非负整数型的变量,并且带有两个原子操作wait和signal。Wait还可以被称为down、P或lock,signal还可以被称为up、V、unlock或post。在UNIX的API中(POSIX标准)用的是wait和post。
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对于wait操作,如果信号量的非负整形变量S大于0,wait就将其减1,如果S等于0,wait就将调用线程阻塞;对于post操作,如果有线程在信号量上阻塞(此时S等于0),post就会解除对某个等待线程的阻塞,使其从wait中返回,如果没有线程阻塞在信号量上,post就将S加1.
由此可见,S可以被理解为一种资源的数量,信号量即是通过控制这种资源的分配来实现互斥和同步的。如果把S设为1,那么信号量即可使多线程并发运行。另外,信号量不仅允许使用者申请和释放资源,而且还允许使用者创造资源,这就赋予了信号量实现同步的功能。可见信号量的功能要比互斥量丰富许多。
POSIX信号量是一个sem_t类型的变量,但POSIX有两种信号量的实现机制: 无名信号量 和 命名信号量 。无名信号量只可以在共享内存的情况下,比如实现进程中各个线程之间的互斥和同步,因此无名信号量也被称作基于内存的信号量;命名信号量通常用于不共享内存的情况下,比如进程间通信。
同时,在创建信号量时,根据信号量取值的不同,POSIX信号量还可以分为:
下面是POSIX信号量函数接口:
信号量的函数都以sem_开头,线程中使用的基本信号函数有4个,他们都声明在头文件semaphore.h中,该头文件定义了用于信号量操作的sem_t类型:
【sem_init函数】:
该函数用于创建信号量,原型如下:
该函数初始化由sem指向的信号对象,设置它的共享选项,并给它一个初始的整数值。pshared控制信号量的类型,如果其值为0,就表示信号量是当前进程的局部信号量,否则信号量就可以在多个进程间共享,value为sem的初始值。
该函数调用成功返回0,失败返回-1。
【sem_destroy函数】:
该函数用于对用完的信号量进行清理,其原型如下:
成功返回0,失败返回-1。
【sem_wait函数】:
该函数用于以原子操作的方式将信号量的值减1。原子操作就是,如果两个线程企图同时给一个信号量加1或减1,它们之间不会互相干扰。其原型如下:
sem指向的对象是sem_init调用初始化的信号量。调用成功返回0,失败返回-1。
sem_trywait()则是sem_wait()的非阻塞版本,当条件不满足时(信号量为0时),该函数直接返回EAGAIN错误而不会阻塞等待。
sem_timedwait()功能与sem_wait()类似,只是在指定的abs_timeout时间内等待,超过时间则直接返回ETIMEDOUT错误。
【sem_post函数】:
该函数用于以原子操作的方式将信号量的值加1,其原型如下:
与sem_wait一样,sem指向的对象是由sem_init调用初始化的信号量。调用成功时返回0,失败返回-1。
【sem_getvalue函数】:
该函数返回当前信号量的值,通过restrict输出参数返回。如果当前信号量已经上锁(即同步对象不可用),那么返回值为0,或为负数,其绝对值就是等待该信号量解锁的线程数。
【实例1】:
【实例2】:
之所以称为命名信号量,是因为它有一个名字、一个用户ID、一个组ID和权限。这些是提供给不共享内存的那些进程使用命名信号量的接口。命名信号量的名字是一个遵守路径名构造规则的字符串。
【sem_open函数】:
该函数用于创建或打开一个命名信号量,其原型如下:
参数name是一个标识信号量的字符串。参数oflag用来确定是创建信号量还是连接已有的信号量。
oflag的参数可以为0,O_CREAT或O_EXCL:如果为0,表示打开一个已存在的信号量;如果为O_CREAT,表示如果信号量不存在就创建一个信号量,如果存在则打开被返回,此时mode和value都需要指定;如果为O_CREAT|O_EXCL,表示如果信号量存在则返回错误。
mode参数用于创建信号量时指定信号量的权限位,和open函数一样,包括:S_IRUSR、S_IWUSR、S_IRGRP、S_IWGRP、S_IROTH、S_IWOTH。
value表示创建信号量时,信号量的初始值。
【sem_close函数】:
该函数用于关闭命名信号量:
单个程序可以用sem_close函数关闭命名信号量,但是这样做并不能将信号量从系统中删除,因为命名信号量在单个程序执行之外是具有持久性的。当进程调用_exit、exit、exec或从main返回时,进程打开的命名信号量同样会被关闭。
【sem_unlink函数】:
sem_unlink函数用于在所有进程关闭了命名信号量之后,将信号量从系统中删除:
【信号量操作函数】:
与无名信号量一样,操作信号量的函数如下:
命名信号量是随内核持续的。当命名信号量创建后,即使当前没有进程打开某个信号量,它的值依然保持,直到内核重新自举或调用sem_unlink()删除该信号量。
无名信号量的持续性要根据信号量在内存中的位置确定:
很多时候信号量、互斥量和条件变量都可以在某种应用中使用,那这三者的差异有哪些呢?下面列出了这三者之间的差异:
在Linux下删除文件用rm命令,具体用法如下:
一、rm [选项] 文件。选项说明:
1、-f-force忽略不存在的文件,强制删除,无任何提示。
2、-i--interactive 进行交互式地删除。
3、-r | -R--recursive 递归式地删除列出的目录下的所有目录和文件。
4、-v --verbose详细显示进行的步骤。
拓展资料
Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统,是一个基于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。它能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议。它支持32位和64位硬件。Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想,是一个性能稳定的多用户网络操作系统。
和用于分配、释放共享内存的 shmget 和 shmctl 类似,系统调用 semget 和 semctl 负责分配、释放信号量。调用 semget 函数并传递如下参数:一个用于标识信号量组的键值,该组中包含的信号量数量和与 shmget 所需的相同的权限位标识。该函数返回的是信号量组的标识符。您可以通过指定正确的键值来获取一个已经存在的信号量的标识符;这种情况下,传递的信号量组的容量可以为0。
信号量会一直保存在系统中,甚至所有使用它们的进程都退出后也不会自动被销毁。最后一个使用信号量的进程必须明确地删除所使用的信号量组,来确保系统中不会有太多闲置的信号量组,从而导致无法创建新的信号量组。可以通过调用semctl来删除信号量组。调用时的四个参数分别为信号量组的标识符,操作的信号量在组中的编号、常量IPC_RMID 和一个 union semun 类型的任意值(被忽略)。调用进程的有效用户 id 必须与分配这个信号量组的用户 id 相同(或者调用进程为 root 权限亦可)。与共享内存不同,删除一个信号量组会导致 Linux 立即释放资源。
代码 5.2 展示了用于分配和释放一个二元信号量的函数。
代码 5.2 (sem_all_deall.c)分配和释放二元信号量
#include sys/ipc.h
#include sys/sem.h
#include sys/types.h /* 我们必须自己定义 semun 联合类型。 */
union semun { int val; struct semid_ds *buf; unsigned short int *array; struct seminfo *__buf; };
/* 获取一个二元信号量的标识符。如果需要则创建这个信号量 */
int binary_semaphore_allocation (key_t key, int sem_flags)
{
return semget (key, 1, sem_flags);
} /* 释放二元信号量。所有用户必须已经结束使用这个信号量。如果失败,返回 -1 */
int binary_semaphore_deallocate (int semid)
{
union semun ignored_argument; return semctl (semid, 1, IPC_RMID, ignored_argument);
}