Linux 进程间通信 信号灯集

1.特点：  信号灯集，是控制访问临界资源

信号灯(semaphore)，也叫信号量。它是不同进程间或一个给定进程内部不同线程间同步的机制System V的信号灯是一个或者多个信号灯的一个集合（允许对集合中的多个计数信号灯进行同时操作）。其中的每一个都是单独的计数信号灯。而Posix信号灯指的是单个计数信号灯

2.信号灯种类：
　　posix有名信号灯
　　posix基于内存的信号灯(无名信号灯)(线程)
　　System V信号灯(IPC对象)（信号灯的值就是代表资源的数量）

3.创建步骤：
　　1）产生key值
　　2）创建信号灯集
　　3）初始化信号灯（对信号灯集中的每个信号灯进行初始化）
　　4）信号灯的P-V操作
　　5）删除信号灯集

4.相关函数：
　　1）int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
　　　　功能：创建/打开信号灯
　　　　参数：key：ftok产生的key值（和信号灯关联的key值）
　　　　　　   nsems：信号灯集中包含的信号灯数目
　　　　　　   semflg：信号灯集的访问权限，通常为IPC_CREAT |0666
　　　　返回值：成功：信号灯集ID ； 失败：-1

　　2）int semop ( int semid, struct sembuf *opsptr, size_t nops);
　　　　功能：对信号灯集合中的信号量进行P - V操作
　　　　参数：semid：信号灯集ID
　　　　　　   struct sembuf {
　　　　　　　　short sem_num; // 要操作的信号灯的编号
　　　　　　　　short sem_op; // 0 : 等待，直到信号灯的值变成0 // 1 : 释放资源，V操作 // -1 : 分配资源，P操作 
　　　　　　　　short sem_flg;  // 0（阻塞）,IPC_NOWAIT, SEM_UNDO
　　　　　　   };//对某一个信号灯的操作，如果同时对多个操作，则需要定义这种结构体数组

　　　　　　   nops: 要操作的信号灯的个数 ，1个
　　　　返回值：成功 ：0 ； 失败：-1

　　　　  用法：semop(semid, &mysembuf, 1);
　　　　  申请资源 P操作：
　　　　　　  mysembuf.sem_num = 0;
　　　　  　　mysembuf.sem_op = -1;
　　　　  　　mysembuf.sem_flg = 0;
　　　　  释放资源 V操作：
　　　　　　  mysembuf.sem_num = 0;
　　　　　　  mysembuf.sem_op = 1;
　　　　　　  mysembuf.sem_flg = 0;

3）int semctl ( int semid, int semnum, int cmd…/*union semun arg*/);
　　功能：信号灯集合的控制（初始化/删除）
　　参数：semid：信号灯集ID
　　　　   semnum: 要操作的集合中的信号灯编号
　　　　   cmd：
　　　　　　GETVAL：获取信号灯的值，返回值是获得值
　　　　　　SETVAL：设置信号灯的值，需要用到第四个参数：共用体
　　　　　　IPC_RMID：从系统中删除信号灯集合
　　返回值：成功 0 ； 失败 -1

　　用法：
　　初始化：semctl(semid, 0, SETVAL, mysemun);
　　需要在程序中定义共用体
　　获取信号灯值：semctl(semid, 0, GETVAL)；
　　删除信号灯集：semctl(semid, 0, IPC_RMID);

 

例子： 简单对信号灯的操作（多值信号灯）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <errno.h>

int semid; //信号灯集id， 通过这个id 操作这个信号灯集，在不同进程中，操作同一个信号灯集的id
union semnum  
{
    int val;
};

union semnum mynum; 
struct sembuf mybuf; //定义操作信号灯的结构

//参数 信号灯集id 和 是哪个信号灯
void sem_p(int semid, unsigned short num) //P操作函数
{
    mybuf.sem_num = num; //第一个信号灯,(信号灯编号)
    mybuf.sem_op = -1; //进行P操作, 为 1 时表示V操作
    mybuf.sem_flg = 0; //阻塞
    semop(semid, &mybuf, 1); //最后一个参数，表示操作信号灯的个数
}

//参数 信号灯集id 和 是哪个信号灯
void sem_v(int semid, unsigned short num) //V操作函数
{
    mybuf.sem_num = num;
    mybuf.sem_op = 1;  //1 表示V 操作
    mybuf.sem_flg = 0; //阻塞
    semop(semid, &mybuf, 1);  //操作的 mybuf 全部变量信号灯集
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
    key_t key;
    key = ftok("app",'m');//获取唯一的 key 
    if(key < 0)
    {
        perror("fail fptk ");
        exit(1);
    }
    //int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
    //IPC_EXCL | IPC_CREAT 信号灯不存在就创建
    semid = semget(key, 2, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666); //创建信号灯,IPC_EXCL 问信号灯存不存在
    if(semid < 0)
    {
        if(errno == EEXIST)//存在时，只需要打开即可
        {
            semid = semget(key,2,0666); //打开信号灯
        }
        else
        {
            perror("semget fail ");
        }
    }
    else
    {
    //    int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);
        mynum.val = 10;  //设置信号灯值
        semctl(semid,0,SETVAL,mynum); //初始化 0 号信号灯，此处使用共用体设置信号灯值，初始化完成后可以继续给下一个信号灯设置值
        
        mynum.val = 5; //设置信号灯值
        semctl(semid,1,SETVAL,mynum); //初始化 1 号信号灯，把设置的信号灯值给1号信号灯
    }
    sem_p(semid, 0); //对semid 指向的信号灯集，中0号信号灯进行P操作
    sem_p(semid, 0); //对semid 指向的信号灯集，中0号信号灯进行P操作
    sem_p(semid, 0); //对semid 指向的信号灯集，中0号信号灯进行P操作
    printf("%d\n",semctl(semid, 0, GETVAL)); //上面对 0 信号灯初始值 10 进行流三次P 操作，此时应该为 7
    printf("%d\n",semctl(semid, 1, GETVAL)); //没有对 1 信号灯操作，其值不变为 5
    putchar(10);

    sem_v(semid,1);
    printf("%d\n",semctl(semid, 1, GETVAL)); //上面对 1 信号灯 V 操作，其值变为 6
    
    semctl(semid,0,IPC_RMID);//删除信号灯
    return 0;
}

测试：对于多值信号灯可以进行多次P操作