Linux——信号量（定义、示例、信号量接口、ipcs命令）

article/2025/10/7 16:30:25

1、信号量

2、信号量举例

3、信号量的接口

4、通过控制进程来完成打印机操作

5、ipcs命令

1、信号量

（1）定义:
信号量是一个特殊的变量，一般取正数值。它的值代表允许访问的资源数目，获取资源时，需要对信号量的值进行原子减一，该操作被称为Р操作。
当信号量值为О时，代表没有资源可用，Р操作会阻塞。释放资源时工需要对信号量的值进行原子加一，该操作被称为V操作。信号量主要用来同步进程。
信号量的值如果只取0,1，将其称为二值信号量。如果信号量的值大于1，则称之为计数信号量。
注意:正数值;加一减一是一个原子操作;
（原子操作：信号量+1 -1，不能被打断）

（2）临界资源和临界区的概念

①临界资源：指计算机的软硬件资源；同一时刻，只允许进程或者线程访问的资源。

②临界区：访问临界资源的代码段。

2、信号量举例

不加控制模拟使用打印机
题目：进程a和进程b模拟访问访问打印机，进程a输出第一个字符'a'表示开始使用打印机，输出第二个字符’a‘表示结束使用，b进程操作与a进程相同。
（由于打印机同一时刻只能被一个进程使用，所以输出结果不应该出现abab这样交替的结果）。

//进程a.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>int main()
{
int i=0;for(;i<5;i++){printf("A");fflush(stdout);int n=rand()%3;sleep(n);printf("A");fflush(stdout);n=rand()%3;sleep(n);}
}

//进程b.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>int main()
{int i=0;for(;i<5;i++){   printf("B");fflush(stdout);int n=rand()%3;sleep(n);printf("B");fflush(stdout);n=rand()%3;sleep(n);}   
}

如果不加控制，两个进程运行结果：

3、信号量的接口

(1)semget

int semget(key_t key,int nsems,int semflg);//创建或者获取一个已经存在的信号量
//key:给相同的key值,能得到相同的信号量
//nsems:创建几个信号量;
//semflg:标志位;如果为创建:IPC_CREAT;
//如果为全新创建,也就是不知道是否有人创建过,则IPC_CREATE|IPC_EXCL,就是如果

没有则创建,如果有则创建失败 ;

(2)semop

int semop(int semid,struct sembuf *sops,unsigned nsops);//对信号量进行改变,做P操作或者V操作;
//semid:信号量的id号,也就是刚才semget的返回值;说明对哪个信号量进行操作;
//sops:结构体指针,指向sembuf的结构体指针,sembuf结构体有三个成员变量:

①sem_num表示信号量的编号(即指定信号量集中的信号量下标);

②sem_op表示是p还是v操作;

③1为v操作。

注意：(加1),-1为p操作(减1);

sem_flg为标志位;
(3)semctl

int semctl(int semid,int semnum,int cmd,...);//对信号量进行控制:初始化/删除信号量
semid:信号量id;
semnum:信号量编号;
cmd:命令:SETVAL:初始化信号量;
IPC_RMID:删除信号量;

**注意**:联合体semun,这个联合体需要自己定义;

4、通过控制进程来完成打印机操作

（不存在abab交替打印）

思路：在打印前进行p操作和v操作。

5、ipcs命令

（1）查看信号量和消息队列，共享内存：ipcs
（2）只查看所有的信号量：ipcs -s
（3）只查看所有的共享内存：ipcs -m
（4）显示所有消息队列：ipcs -q
（5）显示最近访问过IPC设施的进程ID ipcs -p ipcs -m -p ipcs -q -p
（6）显示IPC设施的最后操作时间

ipcs -t

ipcs -q -t

ipcs -m -t

ipcs -s -t

（7）显示IPC设施的当前状态

ipcs -u

（8）显示IPC设施的权限关系

ipcs -c

ipcs -m -c

ipcs -q -c

ipcs -s -c

（9）显示IPC设施的详细信息

ipcs -q -i id

注意：id 对应shmid、semid、msgid等。-q对应设施的类型（队列），查看信号量详细情况使用-s，查看共享内存使用-m。

(10)显示所有的IPC设施

ipcs -a