linux Posix 信号量 二

一、Posix信号量

1.Posix信号量分为两种：

1.   有名信号量：使用Posix IPC名字标识（有名信号量总是既可用于线程间的同步，又可以用于进程间的同步)

2.   内存信号量：存放在共享内存区中(基于内存的信号量则必须在创建时指定成是否在进程间共享，且在所有进程的共享内存区，具有随进程的持续性)

Posix信号量不必在内核中维护（System V信号量由内核维护），由可能为路径名的名字来标识。

（Posix信号量更常用于进程间同步，互斥锁常用于线程间同步）

2.基本操作：

1.   创建（create）：指定初始值。

2.   等待（wait）：如果值小于等于0则阻塞，否则将其减一，又称P操作。

3.   挂出（post）：将信号量的值加1，加后如果值大于0，则唤醒一个阻塞在等待上的线程，又称V操作。

二值信号量可用于互斥，就像互斥锁一样。但互斥锁必须由锁住它的线程解锁，信号量的挂出却不必由执行过等待的同一线程执行。

信号量的wait和post与条件变量的wait和signal类似，区别是：因为永久的改变了信号量的值，信号量的操作总被记住（会影响到后续的操作）；条件变量的signal如果没有线程在等待，该信号将丢失（对后续操作没有影响）。

互斥锁是为上锁而优化的，条件变量是为等待优化的，信号量既可以上锁也可以等待，因此开销更大。

3.Posix信号量操作

有名信号量：	内存信号量：
sem_open	sem_init：需要指定是否共享
sem_wait：原子的“测试并减1”操作
sem_trywait
sem_post：同步技巧中唯一能在信号处理函数内安全调用的操作
sem_getvalue
sem_close	sem_destroy
sem_unlink

即使当前没有进程打开信号量，它的值仍然保持，因此Posix有名信号量至少是随内核持续的。

在父进程中打开的任何信号量，fork后在子进程中仍打开。

关于posix有名信号量使用的几点注意：

1、有名信号量使用sem_unlink从系统中删除。每个信号量有一个引用计数器记录当前的打开次数，sem_unlink必须等待这个数为0时才能把name所指的信号量从文件系统中删除。也就是要等待最后一个sem_close发生。

2、彼此无亲缘关系的进程间需使用信号量时，一般用有名信号量。如果不需要使用关联名字时，可改用内存信号量。

内存信号量需要放在共享内存区中，并由sem_init函数初始化为shared状态才能被不同进程使用，这种情况下它的持续性与共享内存区相同。sem_init总是初始化信号量的值，因此，对于一个给定的信号量，必须小心保证只调用sem_init一次。

3、我们可以用sem_wait来申请共享资源，sem_wait函数可以测试所指定信号量的值，如果该值大于0，那就将它减1并立即返回。我们就可以使用申请来的共享资源了。如果该值等于0，调用线程就被进入睡眠状态，直到该值变为大于0，这时再将它减1，函数随后返回。sem_wait操作必须是原子的。sem_wait和sem_trywait的差别是：当所指定信号量的值已经是0时，后者并不将调用线程投入睡眠。相反，它返回一个EAGAIN错误。

当一个线程使用完某个信号量时，它应该调用sem_post来告诉系统申请的资源已经用完。本函数和sem_wait函数的功能正好相反，它把所指定的信号量的值加1，然后唤醒正在等待该信号量值变为正数的任意线程。

4、.Posix有名信号量的值是随内核持续的。也就是说，一个进程创建了一个信号量，这个进程结束后，这个信号量还存在，并且信号量的值也不会改变。

5、当持有某个信号量锁的进程没有释放它就终止时，内核并不给该信号量解锁。

posix有名信号量应用于多线程

#include <semaphore.h>

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

#include <fcntl.h>

#include <thread.h>

void *thread_function(void *arg); /*线程入口函数*/

void print(pid_t); /*共享资源函数*/

sem_t *sem; /*定义Posix有名信号量*/

int val; /*定义信号量当前值*/

int main(int argc,char *argv[])

{

int n=0;

if(argc!=2)

{

printf(“please input a file name!\n”);

exit(1);

}

sem=sem_open(argv[1],O_CREAT,0644,3); /*打开一个信号量*/

while(n++<5) /*循环创建5个子线程，使它们同步运行*/

{

if（（pthread_create(&a_thread,NULL,thread_function,NULL)）!=0）

{

perror(“Thread creation failed”);

exit(1);

}

}

pthread_join(a_thread,NULL);

sem_close(bin_sem);

sem_unlink(argv[1]);

}

void *thread_function(void *arg)

{

sem_wait(sem); /*申请信号量*/

print(); /*调用共享代码段*/

sleep(1);

sem_post(sem); /*释放信号量*/

printf(“I’m finished,my tid is %d\n”,pthread_self());

}

void print()

{

printf(“I get it,my tid is %d\n”,pthread_self());

sem_getvalue(sem,&val);

printf(“Now the value have %d\n”,val);

}

程序用循环的方法建立5个线程，然后让它们调用同一个线程处理函数thread_function，在函数里我们利用信号量来限制访问共享资源的线程数。共享资源我们用print函数来代表，在真正编程中它有可以是一个终端设备（如打印机）或是一段有实际意义的代码。