共享内存和信号量(Systm V)

信号量有两种实现：传统的System V信号量和新的POSIX信号量。它们所提供的函数很容易被区分：对于所有System V信号量函数，在它们的名字里面没有下划线。例如，应该是semget()而不是sem_get()。然而，所有的的POSIX信号量函数都有一个下划线。下面列出了它们提供的所有函数清单：

 

 

Systm V	POSIX
semctl()	sem_getvalue()
semget()	sem_post()
semop()	sem_timedwait()
	sem_trywait()
	sem_wait()
	sem_destroy()
	sem_init()
	sem_close()
	sem_open()
	sem_unlink()

 

 

POSIX信号量来源于POSIX技术规范的实时

扩展方案(POSIX Realtime Extension)，常用于线程；system v信号量，常用于进程的同步。

 

 

 

 

例子1:两个进程通过共享内存通信，一个进程向共享内存中写入数据，另一个进程从共享内存中读出数据

　　　　文件1 创建进程1，实现功能，打印共享内存中的数据

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main(int argc, const char *argv[])
{
    key_t key;
    int shmid;
    char *p = NULL;

    //    key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);;
    key = ftok("./app",'b'); //获取唯一的 key 值,
    if(key < 0)
    {
        perror("fail ftok ");
        exit(1);
    }

    shmid = shmget(key, 128, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0777);//创建/打开共享内存，返回id根据id映射
    if(shmid < 0)
    {
        if(errno == EEXIST)//文件存在时，直接打开文件获取shmid
        {
            printf("file eexist");
            shmid = shmget(key,128,0777);
        }
        else
        {
            perror("shmget fail ");
            exit(1);
        }
    }
    p = (char *)shmat(shmid,NULL,0);//映射，返回地址，根据地址操作
    if( p == (char *)(-1) )
    {
        perror("shmat fail ");
        exit(1);
    }

    while(1)
    {
        sleep(1);
        printf("P:%s",p);
        if(strstr(p,"quit") != NULL) //接收到 quit 结束循环
        {
            break;
        }
    }
    shmdt(p);//解除映射

    //函数原型 int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
    shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL); //删除
    return 0;
}

　　文件2  创建进程2 实现功能，获取终端输入的数据写到共享内存中，这两个进程需要同时启动才可以实现通信

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main(int argc, const char *argv[])
{
    key_t key;
    int shmid;
    char *p = NULL;
    //    key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);;
    key = ftok("./app",'b'); //创建key值,
    if(key < 0)
    {
        perror("fail ftok ");
        exit(1);
    }
    shmid = shmget(key,128,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0777);//创建/打开共享内存，返回id根据id映射
    if(shmid < 0)
    {
        if(errno == EEXIST)//文件存在时，直接打开文件获取shmid
        {
            printf("file eexist");
            shmid = shmget(key,128,0777); //共享内存存在时，直接打开
        }
        else
        {
            perror("shmget fail ");
            exit(1);
        }
    }
    p = (char *)shmat(shmid,NULL,0);//映射，返回地址，根据地址操作
    if( p == (char *)(-1) )
    {
        perror("shmat fail ");
        exit(1);
    }
    while(1) //接收到 quit 结束循环
    {
        //read 时p中 内容不会清空
        //read(0,p,10);//终端读数据，写入p指向的空间,读取数据时不会清空
        fgets(p,10,stdin);
        if(strstr(p,"quit") != NULL)
        {
            break;
        }
    }
    shmdt(p);//解除映射

    //函数原型 int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
    shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL); //删除
    return 0;
}

测试：在进程2终端下输入数据，会在进程1 的终端下打印出来，但是一直打印（输入quit退出循环）

 

 

 

例子2 ：使用信号灯集访问临界资源（共享内存）处理上面的一直循环打印的问题

通过创建包含 2 个信号灯的灯集, 分别控制两个进程访问共享内存  ( 2值信号灯 )

文件 1  进程1 通过终端输入数据写入共享内存, 两个信号灯,先允许通过终端 输入数据进程操作

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int semid; //信号灯集id
union semnum
{
    int val; //信号灯值
};

union semnum mynum;

struct sembuf mybuf; //定义操作信号灯的结构,PV操作，哪个灯

//参数 信号灯集id 和 是哪个信号灯
void sem_p(int semid, unsigned short num) //P操作函数
{
    mybuf.sem_num = num; //第一个信号灯,(信号灯编号)
    mybuf.sem_op = -1; //进行P操作, 为 1 时表示V操作
    mybuf.sem_flg = 0; //阻塞，表示semop函数的操作是阻塞的，直到成功为止
    semop(semid, &mybuf, 1); //最后一个参数，表示操作信号灯的个数
}

//参数 信号灯集id 和 是哪个信号灯
void sem_v(int semid, unsigned short num) //V操作函数
{
    mybuf.sem_num = num;
    mybuf.sem_op = 1;  //1 表示V 操作
    mybuf.sem_flg = 0; //阻塞，表示semop函数的操作是阻塞的，直到操作成功为止
    semop(semid, &mybuf, 1);  //操作的 mybuf 全部变量信号灯集
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
    key_t key;
    int shmid;
    char *p = NULL;

    //    key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);;
    key = ftok("./app",'b'); //创建key值,
    if(key < 0)
    {
        perror("fail ftok ");
        exit(1);
    }

    //IPC_EXCL | IPC_CREAT 信号灯不存在就创建
    semid = semget(key, 2, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666); //创建信号灯,IPC_EXCL 问信号灯存不存在
    if(semid < 0)
    {
        if(errno == EEXIST)//存在时，只需要打开即可
        {
            semid = semget(key,2,0666); //打开信号灯
        }
        else
        {
            perror("semget fail ");
　　　　　　　exit(1);
        }
    }
    else
    {
        mynum.val = 0;  //设置信号灯值
        semctl(semid,0,SETVAL,mynum); //初始化一个信号灯
        
        mynum.val = 1;
        semctl(semid,1,SETVAL,mynum);
    }

    shmid = shmget(key,128,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0777);//创建/打开共享内存，返回id根据id映射
    if(shmid < 0)
    {
        if(errno == EEXIST)//文件存在时，直接打开文件获取shmid
        {
            printf("file eexist");
            shmid = shmget(key,128,0777); // 直接打开共享内存
        }
        else
        {
            perror("shmget fail ");
            exit(1);
        }
    }

    p = (char *)shmat(shmid,NULL,0);//映射，返回地址，根据地址操作
    if( p == (char *)(-1) ) //判断共享内存是否正确
    {
        perror("shmat fail ");
        exit(1);
    }
    while(1)
    {
        sem_p(semid, 1); // P 操作
        //read 时 p 指向的共享内存中内容不会清空
        //read(0,p,10);//终端读数据，写入p指向的空间,读取数据时不会清空
        fgets(p,10,stdin);
        sem_v(semid, 0); // V 操作
        if(strstr(p,"quit") != NULL) //当输入 "quit" 退出循环
        {
            break;
        }
    }
    shmdt(p);//解除映射

    //int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
    shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL); //删除共享内存
    semctl(semid,0,IPC_RMID);//删除信号灯
    return 0;
}

文件 2  进程2 读取共享内存中的数据, 通过信号灯控制, 当写操作完成时读取一次, 然后等待下次写入

 

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int semid; //信号灯集id
union semnum
{
    int val; //信号灯值
};

union semnum mynum;

struct sembuf mybuf; //定义操作信号灯的结构

//参数 信号灯集id 和 是哪个信号灯
void sem_p(int semid, unsigned short num) //P操作函数
{
    mybuf.sem_num = num; //第一个信号灯,(信号灯编号)
    mybuf.sem_op = -1; //进行P操作, 为 1 时表示V操作
    mybuf.sem_flg = 0; //阻塞，表示semop函数操作是阻塞的，直到成功为止
　　//函数semop是对信号灯进行PV操作的函数，通过上面的结构体，参数，确定是P操作还是V操作，确定是对哪个信号灯的PV 操作，simid表示操作的是那个信号灯集
    semop(semid, &mybuf, 1); //最后一个参数，表示操作信号灯的个数
}

//参数 信号灯集id 和 是哪个信号灯
void sem_v(int semid, unsigned short num) //V操作函数
{
    mybuf.sem_num = num;
    mybuf.sem_op = 1;  //1 表示V 操作
    mybuf.sem_flg = 0; //阻塞，表示semop函数操作是阻塞的，直到成功为止
    semop(semid, &mybuf, 1);  //操作的 mybuf 全部变量信号灯集
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
    key_t key;
    int shmid;
    char *p = NULL;

    //    key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);;
    key = ftok("./app",'b'); //创建key值,
    if(key < 0)
    {
        perror("fail ftok ");
        exit(1);
    }

    //IPC_EXCL | IPC_CREAT 信号灯不存在就创建
    semid = semget(key, 2, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666); //创建信号灯,IPC_EXCL 问信号灯存不存在
    if(semid < 0)
    {
        if(errno == EEXIST)//存在时，只需要打开即可
        {
            semid = semget(key,2,0666); //打开信号灯
        }
        else
        {
            perror("semget fail ");
        }
    }
    else
    {
        mynum.val = 0;  //设置信号灯值
        semctl(semid,0,SETVAL,mynum); //初始化一个信号灯
        
        mynum.val = 1;
        semctl(semid,1,SETVAL,mynum);
    }

    shmid = shmget(key,128,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0777);//创建/打开共享内存，返回id根据id映射
    if(shmid < 0)
    {
        if(errno == EEXIST)//文件存在时，直接打开文件获取shmid
        {
            printf("file eexist");
            shmid = shmget(key,128,0777);
        }
        else
        {
            perror("shmget fail ");
            exit(1);
        }
    }
    p = (char *)shmat(shmid,NULL,0);//映射，返回地址，根据地址操作
    if( p == (char *)(-1) )
    {
        perror("shmat fail ");
        exit(1);
    }
    while(1)
    {
        sleep(1);
        sem_p(semid, 0);
        printf("P:%s",p);
        sem_v(semid, 1);    
    //    write(0,p,10);//向终端写数据，把p指向的空间的内容
        if(strstr(p,"quit") != NULL)
        {
            break;
        }
    }
    shmdt(p);//解除映射

    //int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
    shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL); //删除
    semctl(semid,0,IPC_RMID);//删除信号灯
    return 0;
}

测试:

 

 

 

例子2中通过两个2值信号灯实现同步操作,先把写数据到共享内存的信号灯初始化值为1，读共享内存的信号灯初始化为0，让写操作的进程先操作共享内存