嵌入式 Linux进程间通信之信号量

简介: 嵌入式 Linux进程间通信之信号量

一、信号量

1、信号量概述

信号量集:由若干个信号组成的集合;

信号量:是信号量集的一个元素;

每个信号量都有它的值:非负整数。

同时每一个信号量也有他在这个信号量集中的编号,就好比数组中的每一个元素都有标一样,数组下标从0开始,信号量也是从0开始;总结:信号量和数组很像。

2、什么是信号量

 信号量(也叫信号灯)是一种用于提供不同进程间或一个给定进程的不同线程间同步手段的原 语。一般还用来对某个共享资源的进行访问控制。

 信号量是进程/线程同步的一种方式,有时候我们需要保护一段代码,使它每次只能被一个进 程/线程运行,这种工作就需要一个二进制开关;有时候需要限制一段代码可以被多少个进程/线 程执行,这就需要用到关于计数信号量。信号量开关是二进制信号量的一种逻辑扩展,两者实际 调用的函数都是一样。

3、信号量的分类

信号量分为以下三种:

1)System V 信号量,在内核中维护,可用于进程或线程间的同步,常用于进程的同步。

2)Posix 有名信号量,一种来源于 POSIX 技术规范的实时扩展方案(POSIX Realtime Extension) ,可用于进程或线程间的同步,常用于线程。

3)Posix 基于内存的信号量,存放在共享内存区中,可用于进程或线程间的同步。

4、进程获取共享资源要执行的操作

为了获得共享资源,进程需要执行下列操作:

1)测试控制该资源的信号量。

2)若信号量的值为正,则进程可以使用该资源。然后将信号量值减 1,表示它使用了一个资

源单位。此进程使用完共享资源后对应的信号量应该加 1。以便其他进程使用。

3)若对信号量进行减一时,信号量的值为 0,则进程进入阻塞休息状态,直至信号量值大于 0。

进程被唤醒,返回第(1)步。

为了正确地实现信号量,信号量值的测试及减 1 操作应当是原子操作(原子操作是不可分割

的,在执行完毕不会被任何其它任务或事件中断)。为此信号量通常是在内核中实现的。


5、System V IPC 机制:信号量

相关的函数的头文件如下:

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

5.1 semget函数

函数原型

int semget(key_t key,int nsems,int flag);

函数功能

创建一个信号量集或访问一个已存在的信号量集。

参数 1)key是唯一标识一个信号量的关键字。如果为IPC_PRIVATE(值为0,创建一个只有创建者进程才可以访问的信量,

示创建一个只由调用进程使用的信号量;

非 0 值的 key(可以通过 ftok 函数获得)表示创建一个可以被多个进程共享

的信号量。 2)nsems:需要使用的信号量数目。

如果是创建新集合,则必须指定 nsems。

如果引用一个现存的集合,则将 nsems 指定为 0。 3)flag:是一组标志,其作用与 open 函数的各种标志很相似。

A-它低端的九个位是该信号量的权限,其作用相当于文件的访问权限。 B-此外,它们还可以与键值 IPC_CREAT 按位或操作,以创建一个新的信号量。 C-即使在设置了 IPC_CREAT 标志后给出的是一个现有的信号量的关键字,也并

不是一个错误。

D-我们也可以通过 IPC_CREA 和 IPC_EXCL 标志的联合使用确保自己将创建的一个新的独一无二的信号量来,如果该信号量已经存在,那么就返回一个错误;

返回值 成功时,返回一成为信号量集标识符的整数,semop和semct会使用它;出错时,返回-1;

显示详细信息

5.2 semop函数

第二个参数详细说明:

sops:指向一个结构体数组的指针。可以指向单个或者多个结构体变量。每个数组元素至少包

含以下几个成员;

这段话很关键,他可以一次对一个信号量进行操作,此时数组长度为1,也可以一次多个信号量。如果一次操作多个信号量,每个信号量按照这个数组的各个元素执行的编号和值进行可操作。

5.3 semctl函数

函数原型

int semctl(int semid, int semnum, int cmd, union semun arg);

函数功能 用来直接控制信号量信息
参数

semid :由 semget 返回的信号量标识符。

semnum :要进行操作的集合中信号量的编号,当要操作到成组的信号量时,从 0 开 始。一般取值为 0,表示这是第一个也是唯一的一个信号量。

cmd 为执行的操作。

arg 是一个 union semun 类型(具体的需要由程序员自己定义)。

返回值 成功返回0,失败返回-1

显示详细信息

实例:编写一个关于信号量的直观易懂的程序:

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdlib.h>
union semun {
};
/* Value for SETVAL */
 /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */
int val;
struct semid_ds *buf;
unsigned short *array; /* Array for GETALL, SETALL */ struct seminfo *__buf;
void sem_wait(int semid)
{
struct sembuf sem; sem.sem_num=0; sem.sem_op= -1; sem.sem_flg=SEM_UNDO; semop(semid,&sem,1);
}
void sem_post(int semid) //信号量释放
{
   struct sembuf sem;
   sem.sem_num=0;
   sem.sem_op= 1;
   sem.sem_flg=SEM_UNDO;
   semop(semid,&sem,1);
}
int main() {
int semid;
//信号量获取
//信号量释放
pid_t id;
union semun sem_un;
semid=semget(IPC_PRIVATE,1,IPC_CREAT|0666);
if(semid==-1){
   printf("error:semid\n");
return -1;}
sem_un.val = 3;
semctl(semid,0,SETVAL,sem_un); //通过 semctl 给信号量赋初值 while(1)
{
sem_wait(semid); //等待获取信号量,如果有就往下执行,如果没有就等待 printf("helllo world\n"); //观察是否打印了三次
sleep(1);
}
return 0; }


相关文章
|
2月前
|
网络协议 Linux
Linux查看端口监听情况,以及Linux查看某个端口对应的进程号和程序
Linux查看端口监听情况,以及Linux查看某个端口对应的进程号和程序
145 2
|
8天前
|
Linux Shell
6-9|linux查询现在运行的进程
6-9|linux查询现在运行的进程
|
21天前
|
存储 监控 安全
探究Linux操作系统的进程管理机制及其优化策略
本文旨在深入探讨Linux操作系统中的进程管理机制,包括进程调度、内存管理以及I/O管理等核心内容。通过对这些关键组件的分析,我们将揭示它们如何共同工作以提供稳定、高效的计算环境,并讨论可能的优化策略。
22 0
|
1月前
|
Unix Linux
linux中在进程之间传递文件描述符的实现方式
linux中在进程之间传递文件描述符的实现方式
|
1月前
|
Linux
linux内核 —— 读写信号量实验
linux内核 —— 读写信号量实验
|
2月前
|
开发者 API Windows
从怀旧到革新:看WinForms如何在保持向后兼容性的前提下,借助.NET新平台的力量实现自我进化与应用现代化,让经典桌面应用焕发第二春——我们的WinForms应用转型之路深度剖析
【8月更文挑战第31天】在Windows桌面应用开发中,Windows Forms(WinForms)依然是许多开发者的首选。尽管.NET Framework已演进至.NET 5 及更高版本,WinForms 仍作为核心组件保留,支持现有代码库的同时引入新特性。开发者可将项目迁移至.NET Core,享受性能提升和跨平台能力。迁移时需注意API变更,确保应用平稳过渡。通过自定义样式或第三方控件库,还可增强视觉效果。结合.NET新功能,WinForms 应用不仅能延续既有投资,还能焕发新生。 示例代码展示了如何在.NET Core中创建包含按钮和标签的基本窗口,实现简单的用户交互。
53 0
|
4月前
|
监控 Linux 应用服务中间件
探索Linux中的`ps`命令:进程监控与分析的利器
探索Linux中的`ps`命令:进程监控与分析的利器
|
3月前
|
运维 关系型数据库 MySQL
掌握taskset:优化你的Linux进程,提升系统性能
在多核处理器成为现代计算标准的今天,运维人员和性能调优人员面临着如何有效利用这些处理能力的挑战。优化进程运行的位置不仅可以提高性能,还能更好地管理和分配系统资源。 其中,taskset命令是一个强大的工具,它允许管理员将进程绑定到特定的CPU核心,减少上下文切换的开销,从而提升整体效率。
掌握taskset:优化你的Linux进程,提升系统性能
|
3月前
|
弹性计算 Linux 区块链
Linux系统CPU异常占用(minerd 、tplink等挖矿进程)
Linux系统CPU异常占用(minerd 、tplink等挖矿进程)
91 4
Linux系统CPU异常占用(minerd 、tplink等挖矿进程)
|
2月前
|
算法 Linux 调度
探索进程调度:Linux内核中的完全公平调度器
【8月更文挑战第2天】在操作系统的心脏——内核中,进程调度算法扮演着至关重要的角色。本文将深入探讨Linux内核中的完全公平调度器(Completely Fair Scheduler, CFS),一个旨在提供公平时间分配给所有进程的调度器。我们将通过代码示例,理解CFS如何管理运行队列、选择下一个运行进程以及如何对实时负载进行响应。文章将揭示CFS的设计哲学,并展示其如何在现代多任务计算环境中实现高效的资源分配。
下一篇
无影云桌面