利用信号量semaphore实现两个进程读写同步 Linux C

这篇帖子主要是记录一下自己使用信号量遇到的坑。

首先是需求：创建两个进程A，B。A往buffer中写，B读。两个进程利用命名管道进行通信，并实现读写同步。即A写完后通知B读，B读完后通知A写。

如果A，B两个进程各自独立操作的话，很容易出现下列情况。 看哪个进程先抢占到这个buffer,由于write和read这个buffer都会阻塞另一个进程，所以可能会出现一个进程一直写数据，然后读进程会读到多条数据。

解决方案，利用linux POSIX中的semaphore完成读写同步。设置两个信号量semwr，semrd；semwr控制读，初始化值设置为1(in unlocked state)，semrd控制写，初始化设置为0（in locked state）。并由读进程释放写锁，由写进程释放读锁。（一个信号量是无法完成读写同步的）。

读进程：

#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#define MAXLINE 100
#define CONTEXT "HELLO WORLD"
#define FILENAME "MY_FIFO"
#define LOOP 200
#define SEMRD "sem_read"
#define SEMWR "sem_write"
int main(int argc,char *argv[]){
    /* create the named pipe fifo*/
    int fd;
    int ret;
    ret = mkfifo(FILENAME,0666);
    if(ret!=0){
        perror("mkfifo");
    }
    fd=open(FILENAME,O_RDONLY);
    if(fd<0){
        perror("open fifo");
    }
    /*open the semaphore*/
    sem_t *semwr,*semrd;
    int pwr,prd;
    semwr=sem_open(SEMWR,O_CREAT,0666,1);
    semrd=sem_open(SEMRD,O_CREAT,0666,0);
    if(semwr==(void*)-1 ||semrd==(void*)-1){
        perror("sem_open failure");
    }
    printf("sem address\n");
    printf("semwr=%p\n",semwr);
    printf("semrd=%p\n",semrd);
    /*get this value*/
    sem_getvalue(semwr,&pwr);
    sem_getvalue(semrd,&prd);
    printf("wr value=%d\n",pwr);
    printf("rd value=%d\n",prd);
    /* communication period*/
    int i=LOOP;
    while (i--){
        /*lock*/
        sem_wait(semrd);
        char recv[MAXLINE]={0};
        read(fd,recv,sizeof(recv));
        printf("read from my_fifo buf=[%s]\n",recv);
        sem_post(semwr);
    }
    /*close the file*/
    close(fd);
    sem_close(semwr);
    sem_close(semrd);
    /* release resource*/
    unlink(FILENAME);
    sem_unlink(SEMWR);
    sem_unlink(SEMRD);
    return 0;
}

写进程：

#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#define MAXLINE 100
#define CONTEXT "HELLO WORLD"
#define FILENAME "MY_FIFO"
#define LOOP 200
#define SEMRD "sem_read"
#define SEMWR "sem_write"
int main(int argc,char *argv[]){
    /* create the named pipe fifo*/
    int fd;
    int ret;
    ret = mkfifo(FILENAME,0666);
    if(ret!=0){
        perror("mkfifo");
    }
    fd=open(FILENAME,O_WRONLY);
    if(fd<0){
        perror("open fifo");
    }
    /*open the semaphore*/
    sem_t *semwr,*semrd;
    int pwr,prd;
    semwr=sem_open(SEMWR,O_CREAT,0666,1);
    semrd=sem_open(SEMRD,O_CREAT,0666,0);
    if(semwr==(void*)-1 ||semrd==(void*)-1){
        perror("sem_open failure");
    }
    printf("sem address\n");
    printf("semwr=%p\n",semwr);
    printf("semrd=%p\n",semrd);
    /*get this value*/
    sem_getvalue(semwr,&pwr);
    sem_getvalue(semrd,&prd);
    printf("wr value=%d\n",pwr);
    printf("rd value=%d\n",prd);
    /* communication period*/
    int i=LOOP;
    char send[MAXLINE]=CONTEXT;
    while (i--){
        /*lock*/
        sem_wait(semwr);
        write(fd,send,strlen(send));
        printf("send to my_fifo buf\n",send);
        sem_post(semrd);
    }
    /*close the file*/
    close(fd);
    sem_close(semwr);
    sem_close(semrd);
    /* release resource*/
    unlink(FILENAME);
    sem_unlink(SEMWR);
    sem_unlink(SEMRD);
    return 0;
}

需要注意的是，POSIX中的信号量是随内核持续的，如果信号量不sem_unlink的话，该命名信号量会常驻在kernel之中，即使进程结束了也会存在，而sem_open创建信号量时，如果该named semaphore存在内核中，你设置的初始化参数是无效的（一定要man 3 sem_open 看看参数的解释，别百度，垃圾文档太多，看官方的最好），所以用完之后需要统一释放资源。

gcc 编译的时候需要加上 -pthread

即 gcc XXXX.c -pthread -o xxx

由此实现了同步读写：

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