Linux信号量编程详解

"这篇文档是关于Linux信号量的专题编程笔记，主要涵盖了信号量的基本概念、API、示例以及相关的工具。它详细介绍了信号量在互斥与同步中的作用，信号量值的含义，以及P、V原语的实现。此外，还提及了共享内存的相关函数，如shmget、shmat、shmdt和shmctl，以及信号量集的函数，如semget、semctl和semop。" 在Linux系统中，信号量是一种用于进程间通信的机制，由荷兰计算机科学家埃德加·迪杰斯特拉提出。它们主要用于解决多进程环境中的并发控制问题，确保对共享资源的访问是有序和安全的。 1. **信号量基本概念** - 信号量是一个整型变量，可以用来保护临界区，防止多个进程同时访问。 - 信号量分为两种类型：互斥信号量和同步信号量。互斥信号量用于保证只有一个进程可以访问资源，同步信号量用于协调多个进程的执行顺序。 2. **信号量API** - `struct semaphore` 结构体包含了信号量的值和等待队列的指针。 - P原语（下降操作）：当进程调用P操作时，会尝试减小信号量的值。如果减小后值小于0，进程会被阻塞并加入到等待队列。 - V原语（上升操作）：增加信号量的值。如果增加后值仍小于等于0，则意味着有等待的进程，此时会唤醒一个等待进程并将其放入就绪队列。 3. **信号量集API** - `semget` 函数用于创建或获取一个信号量集。 - `semctl` 函数提供了对信号量集的控制，例如获取、设置信号量值或操作状态。 - `semop` 函数执行一组信号量操作，允许在单个系统调用中执行多个P或V操作，提高了效率。 4. **共享内存函数** - `shmget` 创建或连接到一个共享内存段。 - `shmat` 将共享内存段映射到进程地址空间。 - `shmdt` 从进程地址空间取消映射共享内存段。 - `shmctl` 对共享内存进行控制，如改变权限、删除等。 信号量和共享内存的结合使用可以实现复杂的进程同步和数据交换，是操作系统中解决并发问题的重要工具。在实际编程中，需要根据具体的需求来选择合适的信号量类型和操作，并合理地组织进程间的通信，以保证系统的稳定性和效率。理解并熟练掌握这些API和原语对于进行高效的多进程编程至关重要。