Linux IPC System V 信号量

模型

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
ftok()              //获取key
semget()            //创建/获取信号量集
semctl()            //初始化信号量集
semop()             //操作信号量集
semctl()            //删除信号量集

ftok()

//获取key值, key值是System V IPC的标识符，成功返回key，失败返回-1设errno
//同pathname+同 proj_id==>同key_t;
key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

pathname :文件名

proj_id: 1~255的一个数，表示project_id

key_t key=ftok(".",100);//“.”就是一个存在且可访问的路径, 100是假设的proj_id
if(-1==key)
perror("ftok"),exit(-1);

semget():

//创建/获取一个信号量集，成功返回semid，失败返回-1
int semget(key_t key, int nsems, int semflg);

nsems:信号量集的大小/信号量的个数，0表示获取已经存在的信号量集

semflg

IPC_CREAT:若不存在则创建, 需要在msgflg中＂|权限信息＂; 若存在则打开
IPC_EXCL:若存在则创建失败
0:获取已经存在的信号量集

//create sem
semid=semget(key,1,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0664);
if(-1==semid)
perror("semid"),exit(-1);

semctl()

//主要用于对指定的信号量集/信号量执行指定的操作,成功返回0,失败返回-1设errno
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);

semid:信号量集的编号(哪个信号量集)

semnum:信号量集的下标(这个信号量集里的哪个信号量)

cmd:具体的操作命令

IPC_STAT 将内核中与semid相关的信息拷贝到arg.buf指向的结构体中
IPC_SET将buf指向的semid_ds结构体的部分内容写入到内核中的相关数据结构中，同时更新sem_ctime成员
IPC_RMID 立即销毁指定的信号量集，调用的进程的的effective UID必须和信号量集的创建者或所有者相匹配，或者这个进程有足够的特权级别，此时第四个参数会被忽略
IPC_INFO(Linux-specific)返回系统对信号量集的限制到__buf指向的结构体seminfo中

//_GNU_SOURCE
struct  seminfo {
int semmap;  /* Number of entries in semaphore map; unused within kernel */
int semmni;  /* Maximum number of semaphore sets */
int semmns; /* Maximum number of semaphores in all semaphore sets */
int semmnu;  /* System-wide maximum number of undo structures; unused within kernel */
int semmsl;  /* Maximum number of semaphores in a set */
   int semopm;  /* Maximum number of operations for  semop(2) */
int semume;  /* Maximum number of undo entries per process; unused within kernel */
 int semusz;  /* Size of struct sem_undo */
        int semvmx;  /* Maximum semaphore value */
int semaem;  /* Max. value that can be recorded for semaphore adjustment (SEM_UNDO) */
};//semmsl, semmns, semopm, semmni可以通过/proc/sys/kernel/sem来设置

SEM_INFO (Linux-specific)返回和IPC_INFO一样的信息，除了以下方面：semusz成员返回当前系统中存在的信号量集的数目，semaem返回系统中所有信号量集中的信号量总数
SEM_STAT(Linux-specific)返回semid_ds结构，类似与IPC_STAT
GETALL 返回所有信号量的semval到arg.array中，忽略semnum
GETNCNT 返回信号量集第semnum个信号量的semcnt值
GETPID 返回信号量集第semnum个信号量的sempid值
GETVAL 返回信号量集第semnum个信号量的semval值
GETZCNT 返回信号量集第semnum个信号量的semzcnt值
SETALL 使用arg.array设置信号量集里的所有的信号量的semval值，同时更新信号量集的semid_ds结构体的sem_ctime成员的值
SETVAL返回信号量集第semnum个信号量的semval的值到arg.val中，同时更新信号量集的semid_ds结构体的sem_ctime成员的值

the fourth argument:

union semun {
int val;/* Value for SETVAL */
    struct semid_ds* buf;   /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */
    unsigned short* array;  /* Array for GETALL, SETALL */
    struct seminfo* __buf;  /* Buffer for IPC_INFO(Linux-specific) */
};//<sys/sem.h>
struct semid_ds {
struct ipc_permsem_perm;  /* Ownership and permissions */
time_t sem_otime; /* Last semop time */
    time_t sem_ctime;/* Last change time */
    unsigned shortsem_nsems; /* No. of semaphores in set */
};//<sys/ipc.h>
struct ipc_perm {
key_t  __key; /* Key supplied to semget(2) */
uid_t   uid;   /* Effective UID of owner */
gid_t   gid;   /* Effective GID of owner */
uid_t   cuid;  /* Effective UID of creator */
gid_tcgid;  /* Effective GID of creator */
 unsigned short mode;  /* Permissions */
   unsigned short __seq; /* Sequence number */
};

int res=semctl(semid,0,SETVAL,5);
if(-1==res)
perror("semctl"),exit(-1);
int res=semctl(semid,0,IPC_RMID);
if(-1==res)
perror("semctl"),exit(-1);

semop():

//操作指定的信号量集，成功返回0,失败返回-1设errno
int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);

semid:信号集的ID(returned by semget())

sops:结构体指针, 既可以指向结构体变量, 也可以指向结构体数组信号量集本质上是若干个信号量的集合, 可以实现对信号量的批处理

struct sembuf{
unsigned short sem_num;//信号量集的下标
short          sem_op; //正数表示增加, 0表示不变, 负数表示减小
short          sem_flg;//操作标志,默认给0
}

nsops:结构体指针指向的元素个数, 也就是数组的大小

例子

Sys V IPC sem
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/sem.h>
#include<signal.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(){
//get key
key_t key=ftok(".",200);
if(-1==key)
perror("ftok"),exit(-1);
printf("key=%d\n",key);
//create sem
int semid=semget(key,0,0);
if(-1==semid)
perror("semget"),exit(-1);
printf("semid=%d\n",semid);
//creat 10 children to take the shared resource
int i=0;
for(i=0;i<10;i++){//创建10个进程, 当然,需要只给parent或child单独fork(), 否则就是2^10个进程
pid_t pid=fork();
if(-1==pid)
perror("fork"),exit(-1);
if(0==pid){struct sembuf buf;//准备占用资源, sem_op-1
buf.sem_num=0;//信号量集下标
buf.sem_op=-1;//信号量-1
buf.sem_flg=0;//操作标志
int res=semop(semid,&buf,1/*结构体变量的个数*/);
if(-1==res)
perror("semop"),exit(-1);sleep(20);//模拟正在占用共享资源buf.sem_op=1;//占用完了, sem_op+1
res=semop(semid,&buf,1);
if(-1==res)
perror("semop"),exit(-1);exit(0);//终止子进程, 自然也就跳出了循环,防止再fork()
//break;
}
}
return 0;
}
//出现抢占的效果, 还没有全部释放完毕的时候就有进程抢到了已经释放的进程

模型

ftok()

semget():

semctl()

semop():

例子

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