Linux操作系统使用信号量实现进程同步

信号量

不加入控制模拟使用打印机：

比如：进程a和进程b模拟访问打印机，进程a输出第一个字符'a' 表示开始使用打印机，输出第二个字符'a'表示结束使用，b进程操作与a进程相同。

复制代码

//a.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <assert.h>
int main()
{
    int i=0;
    for(;i<5;i++)
    {
        printf("A");
        fflush(stdout);
        int n=rand()%3;
        sleep(n);
        printf("A");
        fflush(stdout);
        n=rand()%3;
        sleep(n);
    }
}

//b.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <assert.h>
int main()
{
    int i=0;
    for(;i<5;i++)
    {
        printf("B");
        fflush(stdout);
        int n=rand()%3;
        sleep(n);
        printf("B");
        fflush(stdout);
        n=rand()%3;
        sleep(n);
    }
}

正确的结果应该是：AABB成对出现

但由于打印机同一时刻只能被一个进程使用，所以输出结果不应该出现ABAB这样的交替结果

所以上面代码得到的结果是错误的

信号量的介绍

信号量就是控制某个进程能够对某个资源进行访问；保证同一时刻只能由一个进程对某个资源进程访问；

信号量是一个特殊的变量，对信号量的操作都是一个原子操作；

打印机

信号量就是一个特殊的变量，一般为正整数。他的值代表允许访问的资源树木，获取资源的时候，需要对信号量的值进行原子-1，该操作被称作P操作。当信号量的值为0的时候，代表没有资源可用，P操作会被阻塞。释放资源时，需要对信号量的值进行原子+1，该操作被称作V操作。信号量主要用来同步进程。信号量的值如果只取0,1，将其称为二值信号量。如果信号量的值大于1，则称之为技术信号量。

临界资源：同一时刻，只能允许被一个进程或者线程访问的资源；

临界区：访问临界资源的代码段；

信号量接口介绍

复制代码

(1)semget

int  semget(key_t  key,int nsems,int semflg);

创建或者获取一个已经存在的信号量;

key:两个进程使用相同的key值,就可以使用同一个信号量;

nsems:创建几个信号量;

semflg:标志位;如果为创建:IPC_CREAT;

如果为全新创建,也就是不知道是否有人创建过,则IPC_CREAT|IPC_EXCL,
就是如果没有则创建,如果有则创建失败 ;

(2)semop:

int semop(int semid,struct sembuf *sops,unsigned nsops);  

对信号量进行改变,做P操作或者V操作;

semid:信号量的id号,也就是刚才semget的返回值;说明对哪个信号量进行操作;
sops:结构体指针,指向sembuf的结构体指针,
sembuf结构体有三个成员变量:
sem_num表示信号量的编号(即指定信号量集中的信号量下标);
sem_op表示是p还是v操作;1为v操作(加1),-1为p操作(减1);
sem_flg为标志位;  



(3)semctl:

int semctl(int semid,int semnum,int cmd,...);  

对信号量进行控制:初始化/删除信号量

semid:信号量id;

semnum:信号量编号;

cmd:命令:SETVAL:初始化信号量;      IPC_RMID:删除信号量;

**注意**:联合体semun,这个联合体需要自己定义;

有控制的使用打印机（信号量控制）：

复制代码

//sem.h
#include <sys/sem.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

union semun{
    int val;
};

void sem_init();
void sem_p();
void sem_v();
void sem_destroy();


//sem.c
#include "sem.h"

static int semid=-1;

void sem_init()
{
   semid=semget((key_t)1234,1,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0600);
   if(semid==-1)
   {
       semid=semget((key_t)1234,1,0600);
       if(semid==-1)
       {
           perror("semget error!\n");
       }
   }
   else
   {
       union semun  a;
       a.val=1;
       if(semctl(semid,0,SETVAL,a)==-1)
       {
           perror("semctl init error!");
       }
   }
}


void sem_p()
{
    struct sembuf buf;
    buf.sem_num=0;
    buf.sem_op=-1;
    buf.sem_flg=SEM_UNDO;
    if(semop(semid,&buf,1)==-1)
    {
        perror("p error!\n");
    }
}

void sem_v()
{
    struct sembuf buf;
    buf.sem_num=0;
    buf.sem_op=1;
    buf.sem_flg=SEM_UNDO;
    if(semop(semid,&buf,1)==-1)
    {
        perror("v error!\n");
    }
}

void sem_destroy()
{
    if(semctl(semid,0,IPC_RMID)==-1)
    {
        perror("destroy sem error!\n");
    }
}

//a.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <assert.h>
#include "sem.h"
int main()
{
    int i=0;
    sem_init();
    for(;i<5;i++)
    {
        sem_p();
        printf("A");
        fflush(stdout);
        int n=rand()%3;
        sleep(n);
        printf("A");
        fflush(stdout);
        sem_v();
        n=rand()%3;
        sleep(n);
    }

    sleep(10);
    sem_destroy();
}

//b.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <assert.h>
#include "sem.h"
int main()
{
    int i=0;
    sem_init();
    for(;i<5;i++)
    {   
        sem_p();
        printf("B");
        fflush(stdout);
        int n=rand()%3;
        sleep(n);
        printf("B");
        fflush(stdout);
        sem_v();
        n=rand()%3;
        sleep(n);
    }   
}

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信号量的介绍

信号量接口介绍

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