信号量
信号量用于实现对共享资源的同步访问。
信号量工作原理：假设有两个进程proc1与proc2，这两个进程会在他们执行的某一时刻排他的访问一个数据库。我们定义一个单一的二值信号量，sv，初始值为1并且可以为两个进程所访问。两个进程然后需要执行同样的处理来访问临界区代码。
这两个进程共享sv信号量变量。一旦一个进程已经执行P(sv)操作，这个进程就可以获得信号量并且进入临界区。第二个进程就会被阻止进行临界区，因为当他尝试执行P(sv)时，他就会等待，直到第一个进程离开临界区并且执行V(sv)操作来释放信号量。
所需要的过程如下：
semaphore sv = 1;
loop forever {
P(sv);
critical code section;
V(sv);
noncritical code section;
}
信号量的操作较复杂，定义几个函数来实现， 使主程序结构清晰。提高可读性。
1.初始化函数：set_semvalue
在semctl调用中使用SETVAL命令来初始化信号量。
static int set_semvalue(void)
{
union semun sem_union;
sem_union.val = 1;
if(semctl(sem_id, 0, SETVAL, sem_union) == -1) return 0;
return 1;
}
2.semaphore_p函数将信号量减1（获取信号量）
static int semaphore_p(void)
{
struct sembuf sem_b;
sem_b.sem_num = 0; //信号量集中该信号量的编号，只有一个，故为0
sem_b.sem_op = -1; // P操作，获取信号量
sem_b.sem_flag = SEM_UNDO; //系统自动释放残余信号量
if(semop(sem_id, &sem_b, 1) == -1) //最后参数1：规定操作的数量
{
fprintf(stderr, "semaphore_p failed\n");
return 0;
}
return 1;
}
3. semaphore_v函数将sembuf结构的sem_op部分设置为1，从而信号量变得可用。
static int semaphore_v(void)
{
struct sembuf sem_b;
sem_b.sem_num = 0;
sem_b.sem_op = 1;
sem_b.sem_flag = SEM_UNDO;
if(semop(sem_id, &sem_b, 1) == -1)
{
fprintf(stderr, "semaphore_v failed\n");
return 0;
}
return 1;
}
4. del_semvalue函数几乎具有相同的格式，所不同的是semctl调用使用IPC_RMID命令来移除信号量ID：
static void del_semvalue(void)
{
union semun sem_union;
if(semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, sem_union) == -1)
fprintf(stderr, "Failed to delete semaphore\n");
}
代码：
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#include <sys/types.h>
#include <sys/msg.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/sem.h>
#include <unistd.h>
#include<errno.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<signal.h>
static int init_semvalue(int sem_id);
static void del_semvalue(int sem_id);
static int semaphore_p(int sem_id);
static int semaphore_v(int sem_id);
union semun
{
int val;
struct semid_ds *buf;
unsigned short *array;
}; // This union does not exist in kernel 2.6, define it
main(void)
{
int sem_id;
int child;
if((sem_id = semget((key_t)1234, 1, IPC_CREAT|0770)) < 0) //get the semaphore
{
printf("semget error:%s\n", strerror(errno));
exit(1);
}
init_semvalue(sem_id);
if((child = fork()) < 0)
{
printf("fork error:%s\n", strerror(errno));
exit(1);
}
if(child > 0)
{
semaphore_p(sem_id);
printf("father: getpid=%d\n", getpid());
sleep(3);
printf("father:child value=%d\n", child);
semaphore_v(sem_id);
del_semvalue(sem_id);
}
else
{
semaphore_p(sem_id);
printf("child:getpid=%d\n", getpid());
sleep(2);
printf("child :child=%d\n",child);
semaphore_v(sem_id);
// del_semvalue(sem_id);
}
}
static int init_semvalue(int sem_id)
{
union semun sem_union;
sem_union.val = 1;
if(semctl(sem_id, 0, SETVAL, sem_union) == -1)
{
printf("semctl error\n");
exit(1);
}
return 0;
}
static int semaphore_v(int sem_id)
{
struct sembuf sem_b;
sem_b.sem_num = 0;
sem_b.sem_op = 1;
sem_b.sem_flg = SEM_UNDO;
if(semop(sem_id, &sem_b, 1) == -1)
{
printf("operation_v error:%s\n", strerror(errno));
exit(1);
}
return 0;
}
static int semaphore_p(int sem_id)
{
struct sembuf sem_b;
sem_b.sem_num = 0;
sem_b.sem_op = -1;
sem_b.sem_flg = SEM_UNDO;
if(semop(sem_id, &sem_b, 1) < 0)
{
printf("operation_p error:%s\n", strerror(errno));
exit(1);
}
return 0;
}
static void del_semvalue(int sem_id)
{
union semun sem_union;
if(semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, sem_union) < 0)
{
printf("semctl error:%s\n", strerror(errno));
exit(1);
}
}
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易错点：
1. if((sem_id = semget((key_t)1234, 1, IPC_CREAT|0770)) < 0) //get the semaphore
IPC_CREAT标记会使得如果需要的时候创建一个信号量。
2.union semun
{
int val;
struct semid_ds *buf;
unsigned short *array;
}; // This union does not exist in kernel 2.6, define it
该结构在2.6内核中背删除，要添加
3. init_semvalue(sem_id);
最初用的是init_semaphore,编译出现错误：对 ‘init_semaphore’ 的静态声明出现在非静态声明之后， 原因可能是：init_semaphore是个内部函数，换个函数名即可。
4. 在后执行的进程中删除信号量，否则出错！
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