linux信号量

目录 1. System V IPC 概述 IPC键和ftok函数 ipc_perm结构 创建与打开IPC对象 ipcs和ipcrm命令 2. System V信号量 计数信号量集 semget semop semctl 3. 测试程序 代码实现 semcreate.c semrmid.c semsetvalues.c semgetvalues.c semops.c 运行测试 1. System V IPC 概述 以下三种类型的IPC合称为System V IPC： System V信号量 System V消息队列 System V共享内存 System V IPC在访问它们的函数和内核为它们维护的信息上有一些类似点，主要包括： IPC键和ftok函数 ipc_perm结构 创建或打开时指定的用户访问权限 ipcs和ipcrm命令 下表汇总了所有System V IPC函数。 信号量 消息队列 共享内存 头文件 sys/sem.h sys/msg.h sys/shm.h 创建或打开IPC的函数 semget msgget shmget 控制IPC操作的函数 semctl msgctl shmctl IPC操作函数 semop msgsnd msgrcv shmat shmdt IPC键和ftok函数 三种类型的System V IPC都使用IPC键作为它们的标识

目录 1. Posix IPC 概述 IPC名字 创建与打开IPC 读写权限与创建标志 用户访问权限 IPC对象的持续性 2. 信号量概述 信号量定义及分类 信号量操作 信号量、互斥锁和条件变量的差异 3. Posix有名信号量 创建和打开 关闭和删除 等待和挂出 获取信号量的值 4. Posix无名信号量 5. Posix信号量限制 1. Posix IPC 概述 以下三种类型的IPC合称为Posix IPC： Posix信号量 Posix消息队列 Posix共享内存 Posix IPC在访问它们的函数和描述它们的信息上有一些类似点，主要包括： IPC名字 创建或打开时指定的读写权限、创建标志以及用户访问权限 下表汇总了所有Posix IPC函数。 信号量 消息队列 共享内存 头文件 semaphore.h mqueue.h sys/mman.h 创建、打开或删除IPC的函数 sem_open sem_close sem_unlink sem_init sem_destroy mq_open mq_close mq_unlink shm_open shm_unlink 控制IPC操作的函数 mq_getattr mq_setattr ftruncate fstat IPC操作函数 sem_wait sem_trywait sem_post sem_getvalue mq_send

信号量概念 Linux 内核的信号量在概念和原理上与用户态的 System V 的 IPC 机制信号量是一样的，但是它绝不可能在内核之外使用，因此它与 System V 的 IPC 机制信号量毫不相干。 信号量在创建时需要设置一个初始值，表示同时可以有几个任务可以访问该信号量保护的共享资源，初始值为 1 就变成互斥锁（Mutex），即同时只能有一个任务可以访问信号量保护的共享资源。 一个任务要想访问共享资源，首先必须得到信号量，获取信号量的操作将把信号量的值减 1，若当前信号量的值为负数，表明无法获得信号量，该任务必须挂起在该信号量的等待队列等待该信号量可用；若当前信号量的值为非负数，表示可以获得信号量，因而可以立刻访问被该信号量保护的共享资源。 当任务访问完被信号量保护的共享资源后，必须释放信号量，释放信号量通过把信号量的值加 1 实现，如果信号量的值为非正数，表明有任务等待当前信号量，因此它也唤醒所有等待该信号量的任务。 内核信号量核心结构 内核中使用 struct semaphore 结构来描述一个信号量，结构定义如下： struct semaphore { raw_spinlock_t lock; unsigned int count; //信号值，只要这个值为正数，则信号可用， 一般情况设置 0 或 1。 struct list_head wait_list; };

信号量 信号量强调的是线程（或进程）间的同步：“信号量用在多线程多任务同步的，一个线程完成了某一个动作就通过信号量告诉别的线程，别的线程再进行某些动作（大家都在sem_wait的时候，就阻塞在那里）。当信号量为单值信号量时，也可以完成一个资源的互斥访问。信号量测重于访问者对资源的有序访问，在大多数情况下，同步已经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源。 有名信号量 可以用于不同进程间或多线程间的互斥与同步 创建打开有名信号量 sem_t *sem_open(const char *name, int oflag); sem_t *sem_open(const char *name, int oflag, mode_t mode, unsigned int value); //成功返回信号量指针；失败返回SEM_FAILED，设置errno name是文件路径名,但不能写成/tmp/a.sem这样的形式,因为在linux下,sem都是在/dev/shm目录下,可写成"/mysem"或"mysem",创建出来的文件都是"/dev/shm/sem.mysem",mode设置为0666，value设置为信号量的初始值.所需信号灯等已存在条件下指定O_CREAT|O_EXCL却是个错误。 关闭信号量，进程终止时，会调用它 int sem

线程 文章目录 线程 1 概述 1.1 线程机制分类和特性 1.2 线程标识 2 线程编程 2.1 线程基本编程 3 线程间的同步与互斥 3.1 互斥锁线程控制 3.2 信号量线程控制 4 线程属性 4.1 概述 4.2 函数 5 生产者消费者实验 5.1 概述 5.2 解决方案 5 生产者消费者实验 5.1 概述 5.2 解决方案 1 概述 线程进程内独立的一条运行路线，处理器调度的小单元，也可以称为轻量级进程。线程可以对进程的内存空间和资 源进行访问，并与同一进程中的其他线程共享。 典型进程只有一个控制线程，有多个控制线程后，进程在某一时刻能做不止一件事。 为每种事件类型分配单独的处理线程，可简化处理异步事件的代码。 多个线程可自动访问相同的存储地址空间和文件描述符。一个进程的所有信息对进程的所有线程共享。 分解问题从而提高程序吞吐量，单线程进程完成多任务需把任务串行化，而多线程中相互独立的处理可以交叉进行。 使用多线程可改善响应时间。 注 ：多线程程序在单处理器上运行也能改善响应时间和吞吐量。 1.1 线程机制分类和特性 用户级线程 ：用户级线程主要解决的是上下文切换的问题，它的调度算法和调度过程全部由用户自行选择决定。如果一个进程中的某一个线程调用了一个阻塞 的系统调用函数，那么该进程包括该进程中的其他所有线程也同时被阻塞。主要缺点是无法发挥多处理器的优势。 轻量级线程

摘要：在计算机发展早期，CPU的资源十分昂贵，如果一个CPU只能运行一个程序，那么当读写磁盘是CPU就只能处于空闲状态，造成了极大的浪费。从而有了 多道程序 的方式，即编译一个监控程序，当程序不需要使用CPU时，将其他在等待CPU的程序启动。该方式大大提高了CPU的利用率，但它的弊端是不分轻重缓急，有时候一个交互操作可能要等待数十分钟。 分时系统 ：每个CPU运行一段时间后，就主动让出给其他CPU使用。Windows早期版本和Mac OS版本都是采用的这种分时系统来调度程序的。但是一旦有任何程序出现问题无法主动让出CPU给其它程序的话那么操作系统也没有办法，其它程序只能等待，造成死机假象。 多任务系统 ：操作系统接管了所有的硬件资源，并且本身运行在一个受硬件保护的级别。所有的应用都以进程的方式运行在比操作系统更低的级别，每个进程都有自己独立的地址空间，使得进程之间的地址空间相互隔离。CPU由操作系统进行同一分配，每个进程根据进程优先级的高低都有机会获得CPU，但如果运行超过一定的时间，CPU会将资源分配给其他进程，这种CPU分配方式是抢占式，操作系统可以强制剥夺CPU资源并且分配给它认为目前最需要的进程。如果操作系统分配每个进程的时间很短，就会造成很多进程都在同时运行的假象，即所谓的宏观并行，微观串行。 什么是线程 线程（Thread），有时被称为轻量级进程（Lightweight

多任务编程 意义:充分利用计算机CPU的多和资源,同时处理多个应用程序任务,一次提高程序的运行效率. 实现方案:多进程,多线程 进程(process) 进程理论基础 定义:程序在计算机中的一次运行. 程序是一个可执行的文件,是静态的战友磁盘. 进程是一个动态的过程描述,占有计算机运行资源,有一定的生命周期 系统中如何产生一个进程 用户空间通过调用程序接口或者命令发起请求 操作系统接受用户请求,开始创建进程 操作系统调配计算机资源,确定进程状态等 操作系统将创建的进程提供给用户使用 进程基本概念 CPU时间片:如果一个进程占有CPU内核则称这个进程在cpu时间片上. PCB(进程控制块):在内存中开辟的一块空间,用于存放进程的基本信息,也用于系统查找识别进程 进程ID(PID):系统为每个进程分配的一个大于0的整数,作为进程ID.每个ID不重复 　　　　Linux查看进程ID:ps - aux 父子进程:系统中每一个进程(除了系统初始化进程)都有唯一的父进程,可以有0个或者多个子进程.父子进程关系便于进程管理 　　　　查看进程树: pstree 进程状态 三态 就绪态:进程具备执行条件,等待分配CPU资源 运行态:进程占有CPU时间片正在运行 等待态:进程暂时停止运行,让出CPU 五态(在三态基础上增加新建和终止) 新建: 创建一个进程,获取资源过程 终止:进程结束,释放资源过程

多任务编程 意义:充分利用计算机CPU的多和资源,同时处理多个应用程序任务,一次提高程序的运行效率. 实现方案:多进程,多线程 进程(process) 进程理论基础 定义:程序在计算机中的一次运行. 程序是一个可执行的文件,是静态的战友磁盘. 进程是一个动态的过程描述,占有计算机运行资源,有一定的生命周期 系统中如何产生一个进程 用户空间通过调用程序接口或者命令发起请求 操作系统接受用户请求,开始创建进程 操作系统调配计算机资源,确定进程状态等 操作系统将创建的进程提供给用户使用 进程基本概念 CPU时间片:如果一个进程占有CPU内核则称这个进程在cpu时间片上. PCB(进程控制块):在内存中开辟的一块空间,用于存放进程的基本信息,也用于系统查找识别进程 进程ID(PID):系统为每个进程分配的一个大于0的整数,作为进程ID.每个ID不重复 　　　　Linux查看进程ID:ps - aux 父子进程:系统中每一个进程(除了系统初始化进程)都有唯一的父进程,可以有0个或者多个子进程.父子进程关系便于进程管理 　　　　查看进程树: pstree 进程状态 三态 就绪态:进程具备执行条件,等待分配CPU资源 运行态:进程占有CPU时间片正在运行 等待态:进程暂时停止运行,让出CPU 五态(在三态基础上增加新建和终止) 新建: 创建一个进程,获取资源过程 终止:进程结束,释放资源过程

1、原子操作，是其它同步方法的基础。 2、自旋锁，线程试图获取一个已经被别人持有的自旋锁，当前线程处于忙等待，占用cpu资源。 3、读写自旋锁，根据通用性和针对性的特点，普通自旋锁在特定场景下的表现会退化。因此，提供了读写自旋锁，读锁可以加读锁，不能加写锁，写锁不能加任何锁。 4、需要注意的几项： 　　普通自旋锁是不能递归的。读锁可以递归，写锁也不能递归。 　　表面上锁的是代码，实际上锁的是共享数据。 　　使用读写锁的时候，需要注意，读锁可以加读锁，多个线程都占用读锁，必须所有的线程都释放，才能加上写锁，这往往会导致写锁长时间处于饥饿状态。 5、自旋锁存在的问题，线程试图获取一个已经被别人持有的自旋锁，当前线程处于忙等待，占用cpu资源。怎么解决这个问题？ 　　使用信号量，信号量是一种睡眠锁。一个任务试图获取被别人占有的信号量，信号量会将其推进一个等待队列，让其睡眠，当请求的信号量被释放，处于等待队列的任务被唤醒，并获得信号量。 6、需要注意的是，信号量是一种睡眠锁，但它本身也会带有开销，上下文切换，被阻塞的线程要换出换入，也即是说让其睡眠并唤醒它，花费一定的开销。如果每个线程锁的时间很短，一般使用自旋锁，忙等待的时间也很短。如果锁的时间长，使用信号量。 7、相比自旋锁，信号量还有更广泛的用处，使用PV操作不仅能保护共享资源，还能够控制同时访问的数量，还能够控制访问顺序。对于锁

本文继《 System V IPC 之共享内存 》之后接着介绍 System V IPC 的信号量编程。在开始正式的内容前让我们先概要的了解一下 Linux 中信号量的分类。 信号量的分类 在学习 IPC 信号量之前，让我们先来了解一下 Linux 提供两类信号量： 内核信号量，由内核控制路径使用。 用户态进程使用的信号量，这种信号量又分为 POSIX 信号量和 System V 信号量。 POSIX 信号量与 System V 信号量的区别如下： 对 POSIX 来说，信号量是个非负整数，常用于线程间同步。而 System V 信号量则是一个或多个信号量的集合，它对应的是一个信号量结构体，这个结构体是为 System V IPC 服务的，信号量只不过是它的一部分，常用于进程间同步。 POSIX 信号量的引用头文件是 "<semaphore.h>"，而 System V 信号量的引用头文件是 "<sys/sem.h>"。 从使用的角度，System V 信号量的使用比较复杂，而 POSIX 信号量使用起来相对简单。 本文介绍 System V 信号量编程的基本内容。 System V IPC 信号量 信号量是一种用于对多个进程访问共享资源进行控制的机制。共享资源通常可以分为两大类： 互斥共享资源，即任一时刻只允许一个进程访问该资源 同步共享资源，即同一时刻允许多个进程访问该资源