《操作系统教学资料》信号量.docVIP

信号量 百科名片信号量(Semaphore)，有时被称为信号灯，是在多线程环境下使用的一种设施，是可以用来保证两个或多个关键代码段不被并发调用。在进入一个关键代码段之前，线程必须获取一个信号量；一旦该关键代码段完成了，那么该线程必须释放信号量。其它想进入该关键代码段的线程必须等待直到第一个线程释放信号量。为了完成这个过程，需要创建一个信号量VI，然后将Acquire Semaphore VI以及Release Semaphore VI分别放置在每个关键代码段的首末端。确认这些信号量VI引用的是初始创建的信号量。 目录 描述 特性 信号量操作 分类 创建 1 shmid_ds结构初始化值表 2 sem_op值详解 基本流程 信号量机制 描述 特性 信号量操作 分类 创建 1 shmid_ds结构初始化值表 2 sem_op值详解 基本流程 信号量机制 展开 编辑本段描述 　　以一个停车场的运作为例。简单起见，假设停车场只有三个车位，一开始三个车位都是空的。这时如果同时来了五辆车，看门人允许其中三辆直接进入，然后放下车拦，剩下的车则必须在入口等待，此后来的车也都不得不在入口处等待。这时，有一辆车离开停车场，看门人得知后，打开车拦，放入外面的一辆进去，如果又离开两辆，则又可以放入两辆，如此往复。 　　在这个停车场系统中，车位是公共资源，每辆车好比一个线程，看门人起的就是信号量的作用。 编辑本段特性 　　抽象的来讲，信号量的特性如下：信号量是一个非负整数（车位数），所有通过它的线程/进程（车辆）都会将该整数减一（通过它当然是为了使用资源），当该整数值为零时，所有试图通过它的线程都将处于等待状态。在信号量上我们定义两种操作： Wait（等待） 和 Release（释放）。当一个线程调用Wait操作时，它要么得到资源然后将信号量减一，要么一直等下去（指放入阻塞队列），直到信号量大于等于一时。Release（释放）实际上是在信号量上执行加操作，对应于车辆离开停车场，该操作之所以叫做“释放”是因为释放了由信号量守护的资源。 编辑本段信号量操作 　　对信号量只能实施三种操作： 　　1. 初始化（initialize），也叫做建立（create） 　　2. 等信号（wait），也可叫做挂起（pend） 　　3. 给信号（signal）或发信号（post） 编辑本段分类 　　整型信号量（integer semaphore)：信号量是整数 　　记录型信号量（record semaphore)：每个信号量s除一个整数值s.value（计数）外，还有一个进程等待队列s.L，其中是阻塞在该信号量的各个进程的标识 　　二进制信号量(binary semaphore)：只允许信号量取0或1值 　　每个信号量至少须记录两个信息：信号量的值和等待该信号量的进程队列。它的类型定义如下：（用类PASCAL语言表述） 　　semaphore = record 　　value: integer; 　　queue: ^PCB; 　　end; 　　其中PCB是进程控制块，是操作系统为每个进程建立的数据结构。 　　s.value=0时，s.queue为空； 　　s.value0时，s.value的绝对值为s.queue中等待进程的个数； 编辑本段创建 　　同共享内存一样，系统中同样需要为信号量集定制一系列专有的操作函数（semget，semctl等）。系统命令ipcs可查看当前的系统IPC的状态，在命令后使用-s参数。使用函数semget可以创建或者获得一个信号量集ID，函数原型如下： 　　#include sys/shm.h 　　int semget( key_t key, int nsems, int flag); 　　函数中参数key用来变换成一个标识符，每一个IPC对象与一个key相对应。当新建一个共享内存段时，使用参数flag的相应权限位对ipc_perm结构中的mode域赋值，对相应信号量集的shmid_ds初始化的值如表1所示。 1 shmid_ds结构初始化值表 　　 ipc_perm结构数据 初 值 ipc_perm结构数据 初 值 Sem_otime 0 Sem_nsems Nsems Sem_ctime 系统当前值 　参数nsems是一个大于等于0的值，用于指明该信号量集中可用资源数（在创建一个信号量时）。当打开一个已存在的信号量集时该参数值为0。函数执行成功，则返回信号量集的标识符（一个大于等于0的整数），失败，则返回–1。函数semop用以操作一个信号量集，函数原型如下： 　　#include sys/sem.h 　　int semop( int semid, st