Linux System V信号量:实现进程同步与互斥操作详解

5 下载量 172 浏览量 更新于2024-08-29 收藏 350KB PDF 举报
Linux System V信号量是一种在多进程环境中实现同步和互斥操作的关键工具。它与其他System V的通信机制(如消息队列和共享内存)有所不同,专注于进程间的协作,确保在并发访问共享资源时的顺序执行。信号量的核心概念是基于整数值,大于等于0表示可用资源,小于0则表示资源已被占用。 首先,信号量操作主要通过以下三个函数进行: 1. **semget()函数**:这是创建或打开一个信号量集的关键函数,参数包括: - `key_t key`:进程间通信的IPC键,用于唯一标识信号量集。 - `int nsems`:信号量集合中的元素数量。 - `int semflg`:标志位,指定信号量集的属性,如权限和创建行为。 2. **semctl()函数**:用于对信号量进行控制操作,比如获取或设置信号量的值,或者改变信号量的属性。它接受的参数包括: - `int semid`:信号量集的标识符。 - `int semnum`:信号量在集合中的索引。 - `int cmd`:操作类型,如SEMTIMEO(设置超时)、SEMGET(获取信息)等。 - `union semun arg`:操作参数,如要改变的值或返回的信息结构。 3. **semop()函数**:这是进行实际信号量操作的函数,它接收: - `int semid`:信号量集标识符。 - `struct sembuf sops[]`:操作向量,包含每个操作的指令,如减去(P操作)或增加(V操作)信号量的值。 - `size_t nsops`:操作向量的大小。 在示例代码中,我们看到一个简单的互斥计数器实现,通过`fork()`函数创建父子进程。父进程和子进程分别尝试增加计数器,直到达到1000。为了防止同时访问,通过`semop()`调用信号量进行互斥控制。当子进程试图减少信号量(`sem_op`为负值)时,如果信号量不足(小于0),会阻塞子进程,让其他进程有机会执行。父进程通过`wait()`函数等待子进程完成。 总结起来,Linux System V信号量提供了一种有效的机制来确保进程间的协作和同步,避免资源竞争导致的问题。它们在许多并发和分布式系统中发挥着关键作用,通过控制信号量的增减操作,实现了进程之间的互斥和同步。理解并熟练运用这些函数和操作,是进行高效并发编程的基础。