进程间通信（4）-信号量

Linux 中的信号量通常指的是进程间通信（IPC）中的一种机制，用于实现进程之间的同步和互斥。在 Linux 中，主要有两种类型的信号量：System V 信号量和 POSIX 信号量。

1. System V 信号量

System V 信号量是最早引入 Linux 的一种进程间通信机制，它使用 semget、semctl 和 semop 等函数进行操作。

创建或获取信号量集：int semget(key_t key, int num_sems, int sem_flags);
控制信号量集：int semctl(int semid, int sem_num, int cmd, ...);
对信号量集进行操作：int semop(int semid, struct sembuf *sops, size_t nsops);

 

2. POSIX 信号量

POSIX 信号量是一种较新的信号量实现，它更加简单和易用，并且在使用上更加符合现代编程习惯。

创建或打开信号量：sem_t *sem_open(const char *name, int oflag, mode_t mode, unsigned int value);
关闭信号量：int sem_close(sem_t *sem);
销毁信号量：int sem_unlink(const char *name);
等待（阻塞）信号量：int sem_wait(sem_t *sem);
增加信号量的值：int sem_post(sem_t *sem);

POSIX 信号量更适合于现代的多线程应用程序和多进程应用程序，因为它提供了更简单的接口和更好的可移植性。

 

下面的demo以POSIX信号量举例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <semaphore.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/wait.h>

int main() {
    sem_t *semaphore;

    // 创建或打开命名信号量
    semaphore = sem_open("/my_semaphore", O_CREAT | O_EXCL, S_IRUSR | S_IWUSR, 0);
    if (semaphore == SEM_FAILED) {
        perror("sem_open");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 创建子进程1：增加信号量的值
    pid_t pid1 = fork();
    if (pid1 == -1) {
        perror("fork");
        exit(EXIT_FAILURE);
    } else if (pid1 == 0) { // 子进程1
        printf("Child Process 1: Incrementing semaphore\n");
        for(int i = 0; i < 5; i++) {
            printf("%d seconds before sem_post \n", 5 - i);
            sleep(1);
        }
        sem_post(semaphore); // 增加信号量的值
        exit(EXIT_SUCCESS);
    }

    // 创建子进程2：等待信号量的值达到一定条件
    pid_t pid2 = fork();
    if (pid2 == -1) {
        perror("fork");
        exit(EXIT_FAILURE);
    } else if (pid2 == 0) { // 子进程2
        printf("Child Process 2: Waiting for semaphore\n");
        sem_wait(semaphore); // 等待信号量的值达到一定条件
        printf("Child Process 2: Semaphore reached, executing operation\n");
        exit(EXIT_SUCCESS);
    }

    // 等待子进程结束
    wait(NULL);
    wait(NULL);

    // 关闭和销毁信号量
    sem_close(semaphore);
    sem_unlink("/my_semaphore");

    return 0;
}

 

执行结果如下：