一、什么是信号量

为了防止多个程序同时访问一个共享资源而引发的一系列问题，我们需要一种访问机制，它可以通过生成并使用令牌来授权，在同一时刻只能有一个线程访问代码的临界区域。

临界区域是指执行数据更新的代码需要独占式地执行。而信号量就可以提供这样的一种访问机制，让一个临界区同一时间只有一个线程在访问它，也就是说信号量是用来协调进程(线程)对共享资源的访问的。

信号量是一个特殊的变量，其数值可用于表示空闲临界资源的数量。有进程释放时，信号量增加，表示可用资源增加；当有进程申请到资源时信号量减少，表示可用资源数减少。程序对其访问都是原子操作，且只允许对它进行等待（即P(信号变量))和发送（即V(信号变量))信息操作。

最简单的信号量是只能取0和1的变量，这也是信号量最常见的一种形式，叫做二元信号量。而可以取多个正整数的信号量被称为通用信号量。这里主要讨论二元信号量。

信号量的值为正的时候，说明它空闲。所测试的线程可以锁定并使用它。若为0，说明它被占用，测试的线程要进入睡眠队列中，等待被唤醒。

二、信号量的工作原理

由于信号量只能进行两种操作等待和发送信号，即P(sv)和V(sv),他们的行为是这样的：
P(sv)：如果sv的值大于零，就给它减1；如果它的值为零，就挂起该进程。

V(sv)：如果有其他进程因等待sv而被挂起，就让它恢复运行，如果没有进程因等待sv而挂起，就给它加1.

举个例子，就是两个进程共享信号量sv，一旦其中一个进程执行了P(sv)操作，它将得到信号量，并可以进入临界区，使sv减1。而第二个进程将被阻止进入临界区，因为当它试图执行P(sv)时，sv为0，它会被挂起以等待第一个进程离开临界区域并执行V(sv)释放信号量，这时第二个进程就可以恢复执行

举个例子，就是两个进程共享信号量sv，一旦其中一个进程执行了P(sv)操作，它将得到信号量，并可以进入临界区，使sv减1。而第二个进程将被阻止进入临界区，因为当它试图执行P(sv)时，sv为0，它会被挂起以等待第一个进程离开临界区域并执行V(sv)释放信号量，这时第二个进程就可以恢复执行。

三、信号量的分类

Linux中提供了两种信号量，一种用于内核程序中，一种用于应用程序中。