基于linux操作系統(tǒng)的進(jìn)程通信設(shè)計

4. 信號量

信號量又稱為信號燈，它是用來協(xié)調(diào)不同進(jìn)程間的數(shù)據(jù)對象的，而最主要的應(yīng)用是前一節(jié)的共享內(nèi)存方式的進(jìn)程間通信。本質(zhì)上，信號量是一個計數(shù)器，它用來記錄對某個資源(如共享內(nèi)存)的存取狀況。一般說來，為了獲得共享資源，進(jìn)程需要執(zhí)行下列操作：

(1) 測試控制該資源的信號量。

(2) 若此信號量的值為正，則允許進(jìn)行使用該資源。進(jìn)程將進(jìn)號量減1。

(3) 若此信號量為0，則該資源目前不可用，進(jìn)程進(jìn)入睡眠狀態(tài)，直至信號量值大于0，進(jìn)程被喚醒，轉(zhuǎn)入步驟(1)。

(4) 當(dāng)進(jìn)程不再使用一個信號量控制的資源時，信號量值加1。如果此時有進(jìn)程正在睡眠等待此信號量，則喚醒此進(jìn)程。

維護(hù)信號量狀態(tài)的是Linux內(nèi)核操作系統(tǒng)而不是用戶進(jìn)程。我們可以從頭文件/usr/src/linux/include/linux/sem.h中看到內(nèi)核用來維護(hù)信號量狀態(tài)的各個結(jié)構(gòu)的定義。信號量是一個數(shù)據(jù)集合，用戶可以單獨使用這一集合的每個元素。要調(diào)用的第一個函數(shù)是semget，用以獲得一個信號量ID。

#include

#include

#include

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

key是前面講過的IPC結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵字，它將來決定是創(chuàng)建新的信號量集合，還是引用一個現(xiàn)有的信號量集合。nsems是該集合中的信號量數(shù)。如果是創(chuàng)建新集合(一般在服務(wù)器中)，則必須指定nsems;如果是引用一個現(xiàn)有的信號量集合(一般在客戶機(jī)中)則將nsems指定為0。

semctl函數(shù)用來對信號量進(jìn)行操作。

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

不同的操作是通過cmd參數(shù)來實現(xiàn)的，在頭文件sem.h中定義了7種不同的操作，實際編程時可以參照使用。

semop函數(shù)自動執(zhí)行信號量集合上的操作數(shù)組。

int semop(int semid, struct sembuf semoparray[], size_t nops);

semoparray是一個指針，它指向一個信號量操作數(shù)組。nops規(guī)定該數(shù)組中操作的數(shù)量。

下面，我們看一個具體的例子，它創(chuàng)建一個特定的IPC結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵字和一個信號量，建立此信號量的索引，修改索引指向的信號量的值，最后我們清除信號量。

5.套接口

套接口(socket)編程是實現(xiàn)Linux系統(tǒng)和其他大多數(shù)操作系統(tǒng)中進(jìn)程間通信的主要方式之一。我們熟知的WWW服務(wù)、FTP服務(wù)、TELNET服務(wù)等都是基于套接口編程來實現(xiàn)的。除了在異地的計算機(jī)進(jìn)程間以外，套接口同樣適用于本地同一臺計算機(jī)內(nèi)部的進(jìn)程間通信。