Linux进程间同步：创建信号量与PV操作详解

在Linux系统中，进程间同步和互斥是确保多线程环境下资源有效管理和并发控制的重要概念。信号量作为一种经典且广泛使用的同步工具，由Dijkstra在1965年提出，它通过整数类型表示资源的数量，能够有效地管理临界资源，防止多个进程同时访问。 创建信号量是实现进程间同步的第一步。`semget()`函数在Linux中扮演了关键角色，其语法如下： - `int semget(key_t key, int nSemes, int flag)`: - `key_t key`: 用于标识信号量集合的独特关键字，用于区分不同的信号量集合。 - `int nSemes`: 表示信号量集中元素的个数，预定义每个信号量的容量。 - `int flag`: 包含标志位，如`IPC_CREAT`表示如果信号量集不存在则创建，`IPC_EXCL`确保在创建时没有其他进程拥有同一信号量集。 这个函数的成功执行会返回一个信号量句柄，便于后续操作。若创建失败，将返回-1，这通常意味着指定的信号量集已经存在或权限问题。 PV（P-Proberen，V-Verhogen）原语是信号量的核心操作，用于处理进程间的同步与互斥。`P原语`（P操作）用于申请资源，如果资源可用（信号量值大于0），进程继续运行；否则，进程进入阻塞状态，直到资源被释放。`V原语`（V操作）则用于释放资源，如果信号量值小于0，表示有进程在等待，V操作会选择一个进程唤醒并将其变为运行状态。 LINUX中的信号量是整数类型的，其值具有特定含义： - 大于或等于0：表示有可用的资源。 - 小于0：表示等待资源的进程数量。 - 对于互斥同步，初始信号量值应大于0，确保资源一开始是空闲的。 Linux提供了几个主要的信号量操作函数： - `int semctl(int semid, int semnum, int cmd, union sembuf *arg)`: 用于设置、获取或查询信号量信息。 - `int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned short nsops)`: 批量执行信号量操作，包括对单个或多个信号量进行+1、-1或检查操作。 总结起来，创建信号量是进程间同步的关键步骤，通过`semget()`函数获取或创建信号量集合。PV原语结合信号量操作，实现了高效的进程间协调和互斥管理。Linux的信号量机制灵活且强大，为开发者提供了可靠的并发控制手段。