信号量的互斥与同步

一、信号量互斥
公示栏问题：同学A在公示栏上写“数学课取消”，同学B然后又写了“英语课考试”。但是当，同学A写下“数学课”后。出去了一下，这是同学B写了“英语课考试”，同学A再回来写“取消”。这时我们所要传达的意思就完全不一样了。所以需要引入互斥。

1. 信号量
信号量(又名：信号灯)与其他进程间通信方式不大相同，主要用途是保护临界资源(进程互斥)。进程可以根据它判定是否能够访

问某些共享资源。除了用于访问控制外，还可用于进程同步。

2.信号量分类：
二值信号灯：信号灯的值只能取0或1

计数信号灯：信号灯的值可以取任意非负值。

3.指定键值

①任意指定一个数

缺点：这个数已经被别的IPC对象（消息队列，共享内存）

所使用了，在与新创建的信号量关联时就会失败。

②构造一个尽量不会被别的IPC对象用到的数

方法：使用key_t ftok( char * fname, int id )
Ftok工作原理：将fname和id相组合，组成一个信号量

4.程序代码
student1.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>

void main()
{
    int fd;
    int ret;
    key_t key;
    int semid;
    struct sembuf sops;

    /*创建键值*/
    key = ftok("/home", 1);

    /*创建并打开信号量集合*/
    semid = semget(key,1,IPC_CREAT);
    ret = semctl(semid, 0, SETVAL, 1);       //将信号量个数初始设置为1

    /*0.打开文件*/
    fd = open("./board.txt",O_RDWR|O_APPEND);
    if(fd < 0)
    {
        printf("file open fialed.\n");
        return;
    }
    /*获取信号量*/
    sops.sem_num = 0;
    sops.sem_op = -1;
    ret = semop(semid, &sops,1);


    /*1.向文件公告板写入“数学课”*/
    write(fd, "class math ", 11);
    /*2.暂停休息*/
    sleep(10);
    /*3.向公告板写入“取消”*/
    write(fd, "is cancel ",11);

    /*释放信号量*/
    sops.sem_num = 0;
    sops.sem_op = 1;
    ret = semop(semid, &sops, 1);

    close(fd);
}

student2.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>

void main()
{
    int fd;
    int ret;
    key_t key;
    int semid;
    struct sembuf sops;
    /*打开信号量*/
    key = ftok("/home",1);
    semid = semget(key, 1, IPC_CREAT);

    /*打开文件*/
    fd = open("./board.txt", O_RDWR|O_APPEND);

    ret = semctl(semid, 0, GETVAL);
    printf("the value of sem is %d\n",ret);

    /*获取信号量*/
    sops.sem_num = 0;
    sops.sem_op = -1;
    semop(semid, &sops, 1);

    /*写入“英语课考试”*/
    write(fd, "english exam", 20);

    /*释放信号量*/
    sops.sem_num = 0;
    sops.sem_op = 1;
    semop(semid, &sops, 1);

    /*结束*/
    close(fd);
}

二、信号量同步
1.进程同步
一组并发进程进行互相合作、互相等待，使得各进程按一定的顺序执行的过程称为进程间的同步。

2.生产者消费者问题
生产者生产完产品后，消费者才能把产品拿走。如果还没生产完，消费者就拿走的话，会造成不同步。

3.程序代码
通过生产者设置信号量为0后，只有生产完产品才释放信号量。之后消费者才能取走产品。
productor.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>

void main()
{
    int fd;
    key_t key;
    struct sembuf sops;
    int semid;
    /*创建信号量*/
    key = ftok("/root", 1);
    semid = semget(key, 1, IPC_CREAT);
    semctl(semid, 0, SETVAL, 0);

    /*创建文件*/
    fd = open("./product.txt", O_RDWR|O_CREAT, 0666);

    /*休息*/
    sleep(20);

    /*往文件写入内容*/
    write(fd, "write something.", 16);

    /*释放信号量*/
    sops.sem_num = 0;
    sops.sem_op = 1;
    semop(semid, &sops, 1);

    close(fd);
}

customer.c

#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>

void main()
{
    key_t key;
    int semid;
    struct sembuf sops;
    int ret;
    /*获取信号量*/
    key = ftok("/root", 1);
    semid = semget(key, 1, IPC_CREAT);

    sops.sem_num = 0;
    sops.sem_op = -1;
    sops.sem_flg = SEM_UNDO;
    ret = semop(semid, &sops, 1);
    printf("ret is %d",ret);

    /*取走文件*/
    system("cp ./product.txt ./ship/");

// sops.sem_num = 0;
// sops.sem_op = 1;
// semop(semid, &sops, 1);
}