概述
lLinux 操作系統(tǒng)中有兩種信號(hào)量分別為System V和Posix 。其中Posix 信號(hào)量可以用于多線程和多進(jìn)程同步，但是Posix 信號(hào)量一般只有0和1兩個(gè)值。但是system V信號(hào)量可以的數(shù)值范圍可以變化一般默認(rèn)的范圍為0～2^15 - 1,同時(shí)對(duì)于system V信號(hào)量來說其申請(qǐng)的不是以個(gè)來申請(qǐng)而是以組的概念進(jìn)行申請(qǐng)。
使用
創(chuàng)建system V信號(hào)量
system V信號(hào)量使用semget函數(shù)進(jìn)行申請(qǐng)。semget函數(shù)在成功申請(qǐng)到信號(hào)量之后，會(huì)返回一個(gè)信號(hào)量的標(biāo)記值，用于之后對(duì)信號(hào)量的控制和訪問。
該函數(shù)調(diào)用如下：
int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
其中key為鍵值需要具有唯一性，如果這個(gè)值相同那么對(duì)應(yīng)的信號(hào)量相同。該值一般由ftok函數(shù)產(chǎn)生，ftok函數(shù)負(fù)責(zé)產(chǎn)生一個(gè)在系統(tǒng)中具有唯一性的值。ftok函數(shù)如下：
key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);
其中的pathname需要為一個(gè)文件路徑，該路徑必須是具體存在的，因?yàn)閒tok在生成key值時(shí)需要使用到文件的inode值，因?yàn)閕node值在文件系統(tǒng)中具有唯一性。第二個(gè)參數(shù)proj_id為偏移值，這個(gè)值的末尾8位也同時(shí)參與到key的計(jì)算中，防止通過inode值進(jìn)行生成時(shí)由于文件相同出現(xiàn)重復(fù)。
semget的第二個(gè)參數(shù)為nsem，即所需申請(qǐng)的system V信號(hào)量組中信號(hào)量的數(shù)目。
第三個(gè)參數(shù)semflg負(fù)責(zé)指定這個(gè)system V信號(hào)量的的讀寫權(quán)限，該權(quán)限和system V的作用范圍相關(guān)，如果希望信號(hào)量的適用范圍盡可能廣，那么可以設(shè)置為0666。
對(duì)system V信號(hào)量賦初值
賦初值需要調(diào)用如下函數(shù)
semctl(data_req_p_id, 0, SETVAL, sem_union);
需要注意的是上面賦初值的使用方式是semctl較為簡(jiǎn)單的使用方式，semctl本質(zhì)上有很多調(diào)用方式。
- 其中data_rep_p_id是信號(hào)量的標(biāo)記值。
- 第二個(gè)參數(shù)0指明操作信號(hào)量組中的第幾個(gè)信號(hào)量，（system V信號(hào)量以組的方式進(jìn)行分配）
- 第三個(gè)參數(shù)SETVAL是對(duì)應(yīng)的命令，該參數(shù)指明semctl函數(shù)應(yīng)該進(jìn)行的操作為賦值操作
- 第四個(gè)參數(shù)sem_union是一個(gè)聯(lián)合體，負(fù)責(zé)傳遞具體的初值
定義如下：
union semun {
int val; /* value for SETVAL */
struct semid_ds *buf; /* buffer for IPC_STAT, IPC_SET */
unsigned short int *array; /* array for GETALL, SETALL */
struct seminfo *__buf; /* buffer for IPC_INFO */
};
生成system V信號(hào)量之后，需要對(duì)system V信號(hào)量賦予初值。需要注意的時(shí)，對(duì)于system V信號(hào)量來說，其創(chuàng)建和賦初值是分開的，這將導(dǎo)致一個(gè)system V信號(hào)量在賦值時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程同時(shí)賦值導(dǎo)致初值不確定的情況，不過這一點(diǎn)可以通過下面的代碼進(jìn)行避免：
if (0 <= (data_req_p_id = semget(data_qp_id, 1, oflag)))
{
sem_union.val = 0;
semctl(data_req_p_id, 0, SETVAL, sem_union);
}
else if (errno == EEXIST)
{
data_req_p_id = semget(data_qp_id, 1, SVSEM_MODE);
}
else
{
perror("data_req_p_id semget error\n");
}
不過上面的方式只是簡(jiǎn)單的適用于不對(duì)等的進(jìn)程之間（一個(gè)進(jìn)程為信號(hào)量的中心持有進(jìn)程開始就被創(chuàng)建，其他進(jìn)程在之后被陸續(xù)創(chuàng)建）。另外一個(gè)更好的方法時(shí)通過信號(hào)量中的一個(gè)屬性值sem_otime來進(jìn)行同步。這個(gè)方法的原理在于sem_otime在信號(hào)量創(chuàng)建時(shí)被置為0，只有在調(diào)用sem_op函數(shù)后才會(huì)變?yōu)榉橇阒怠?br>
因此只要在上面的data_req_p_id = semget(data_qp_id, 1, SVSEM_MODE);后面使用IPC_STAT命令調(diào)用semctl函數(shù)，等待sem_otime 變?yōu)榉?時(shí)即可。這個(gè)方法可以更加有效地防止出現(xiàn)system V信號(hào)量初值不確定的情況發(fā)生。
sytem信號(hào)量操作
對(duì)信號(hào)量的操作函數(shù)為semop，函數(shù)申明如下所示：
int semop(int semid, struct sembuf *sops, size_t nsops);
- 第一個(gè)參數(shù)semid為信號(hào)量的標(biāo)記值
- 第二個(gè)參數(shù)sembuf如下所示：
struct sembuf
{
unsigned short int sem_num; /* semaphore number */
short int sem_op; /* semaphore operation */
short int sem_flg; /* operation flag */
};
其中sem_num指的不是數(shù)目，而是system V信號(hào)量組中序列號(hào)（本質(zhì)上就是幾個(gè)和第幾個(gè)的區(qū)別）。sem_op指的是對(duì)信號(hào)量的操作值。sem_flg指對(duì)信號(hào)量的操作的flag。這個(gè)flag總共有三種情況：
- 第一種為不指定，默認(rèn)狀態(tài)為阻塞狀態(tài)
- 第二種IPC_NOWAIT，設(shè)置為不阻塞狀態(tài)，
- 第三種為SEM_UNDO，這一種需要特殊說明，SEM_UNDO并不是指不做任何事情，該值的實(shí)際意義為將每一次的操作值都加入到一個(gè)中間變量semadj中，具體如下所示：
sem_op < 0 : semadj = semadj + sem_op的絕對(duì)值
sem_op > 0 : semadj = semadj - sem_op的絕對(duì)值
當(dāng)某一個(gè)調(diào)用該信號(hào)量的進(jìn)程退出時(shí)，semadj的值會(huì)加到當(dāng)前信號(hào)量的值semval上。所以SEM_UNDO的真正意義為“復(fù)舊”。當(dāng)定義了該屬性的進(jìn)程退出時(shí)，該進(jìn)程對(duì)信號(hào)量的操作會(huì)變得和原始沒有允許改進(jìn)程時(shí)相同。因此當(dāng)信號(hào)量用來作為同步信號(hào)量即一個(gè)進(jìn)程負(fù)責(zé)P操作，另外一個(gè)進(jìn)程負(fù)責(zé)V操作時(shí)，不能指定該屬性，因?yàn)閱为?dú)一個(gè)進(jìn)程對(duì)該信號(hào)量的操作都是獨(dú)立的P或者V，這會(huì)導(dǎo)致單獨(dú)一個(gè)進(jìn)程中的semadj中間變量的值一直+1或者-1，最后出現(xiàn)semadj越界的情況，導(dǎo)致信號(hào)量同步失敗。
- 第三個(gè)參數(shù)為nsops指明sembuf的數(shù)目（即對(duì)system V信號(hào)量組還總多少個(gè)信號(hào)量進(jìn)行操作）。
