Linux进程间通信之信号量
春节过去了，真的过去一年了。在公司待了快一年了。2016希望自己变得越来越好。
ps：上面那句话是年前写的，中间隔了那么久，自己也变懒了。
一、信号量
1，信号量本质是一个计数器，控制访问共享资源的最大并行进程总数。（和信号有很大的区别）
2，信号量的使用主要是用来保护共享资源，使得资源在一个时刻只有一个进程（线程）所拥有。
信号量的值为正的时候，说明它空闲。所测试的线程可以锁定而使用它。若为0，说明它被占用，测试的线程要进入睡眠队列中，等待被唤醒。
3，信号量分类：Linux提供两种信号量：
（1） 内核信号量，由内核控制路径使用
（2） 用户态进程使用的信号量，这种信号量又分为POSIX信号量和SYSTEMV信号量。
POSIX信号量又分为有名信号量和无名信号量。
有名信号量，其值保存在文件中, 所以它可以用于线程也可以用于进程间的同步。无名信号量，其值保存在内存中。
干货来源： http://blog.csdn.net/qinxiongxu/article/details/7830537
4，最简单的信号量是只能取0和1的变量，这也是信号量最常见的一种形式，叫做二进制信号量。
而可以取多个正整数的信号量被称为通用信号量。这里主要讨论二进制信号量。
5，使用方法
使用时给其一个初始值，假如该资源允许同时两个进程使用，初始值就设置为2,有一个进程使用该资源计数-1（原子操作），有一个进程放弃使用该资源计数+1（原子操作）。如果计数为0,不允许新的进程来访问资源，新的进程阻塞等待，直到计数重新大于0解除阻塞。
如果有多个资源需要控制访问，就需要多个信号量，把多个信号量存入数组中，这个数组就叫信号量集。
二，编程实现
参考： http://blog.csdn.net/ljianhui/article/details/10243617 其实就是用这篇博客的。
这里用的是二进制信号量，初始值是1，最多允许1个进程获取信号量。
这个例子采用两个相同的程序往终端输出字符，根据命令行参数加以区分。
#include<unistd.h> #include<sys/types.h> #include<sys/stat.h> #include<fcntl.h> #include<stdlib.h> #include<stdio.h> #include<string.h> #include<sys/sem.h> union semun { int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *arry; }; static int sem_id = 0; static int set_semvalue(); static void del_semvalue(); static int semaphore_p(); static int semaphore_v(); int main(int argc, char **argv) { char message = 'x'; int i = 0; // 创建信号量 sem_id = semget((key_t)1234, 1, 0666|IPC_CREAT); if(argc > 1) { // 程序第一次调用，初始化信号量 if(!set_semvalue()) { fprintf(stderr, "Failed Init semaphore\n"); exit(EXIT_FAILURE); } // 设置输出到屏幕中的信息 message = argv[1][0]; sleep(2); } for(i = 0; i < 10; i++) { if(!semaphore_p()) // 进入临界区 { exit(EXIT_FAILURE); } printf("%c", message); fflush(stdout); // 清理缓冲区 sleep(rand() % 3); // 休眠随机时间 printf("%c", message); fflush(stdout); if(!semaphore_v()) // 离开临界区 { exit(EXIT_FAILURE); } sleep(rand() % 2); // 休眠随机时间 } sleep(10); printf("\n %d - finished\n", getpid()); if(argc > 1) { sleep(3); del_semvalue(); } exit(EXIT_SUCCESS); } // 初始化信号量 static int set_semvalue() { union semun sem_union; sem_union.val = 1; if(-1 == semctl(sem_id, 0, SETVAL, sem_union)) { return 0; } return 1; } // 删除信号量 static void del_semvalue() { union semun sem_union; if(-1 == semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, sem_union)) { fprintf(stderr, "Failed delete semphore\n"); } } // 对信号量-1操作，即等待P(sv) static int semaphore_p() { struct sembuf sem_b; sem_b.sem_num = 0; sem_b.sem_op = -1; // P() sem_b.sem_flg = SEM_UNDO; if(-1 == semop(sem_id, &sem_b, 1)) { fprintf(stderr, "Failed semaphore_p()\n"); return 0; } return 1; } // 释放操作， +1， 发送信号V(sv) static int semaphore_v() { struct sembuf sem_b; sem_b.sem_num = 0; sem_b.sem_op = 1; // P() sem_b.sem_flg = SEM_UNDO; if(-1 == semop(sem_id, &sem_b, 1)) { fprintf(stderr, "Failed semaphore_v()\n"); return 0; } return 1; }
运行结果：
分析：第一次运行 一个程序打印 X，另一个打印 1。
第二次运行 一个打印1 ， 一个打印2。
因为每个程序都在其进入临界区后和离开临界区前打印一个字符，所以每个字符都应该成对出现。
一个进程在打印时，会先执行P操作，若没有打印完，也就是没有执行V操作。另一个进程要执行打印，也要进行P操作，这时候由于信号量的值为0，获取信号量失败，进程只能挂起自己。等另一个程序释放（V操作）才能打印。
任何时刻只有一个进程得到了信号量，只有一个进程在执行打印
总结：
信号量是一个特殊的变量，程序对其访问都是原子操作，且只允许对它进行等待（即P(信号变量))和发送（即V(信号变量))信息操作。
我们通常通过信号来解决多个进程对同一资源的访问竞争的问题，使在任一时刻只能有一个执行线程访问代码的临界区域，
也可以说它是协调进程间的对同一资源的访问权，也就是用于同步进程的。
