嵌入式Linux编程实例与信号量的作用

1965年，E.W.Dijkstra提出了信号量的概念。之后，信号量成为操作系统实现互斥和同步的一种普遍机制。信号量是一种特殊的变量，只能取正整数值，对这些正整数只能采取两种操作：P操作（代表等待、关操作）、V操作（代表信号、开操作）。定义如下：

●P（sem）：如果sem的值大于0，则sem减1；如果sem的值为0，则挂起该线程。

●V（sem）：如果有其他进程因等待sem而被挂起，则让它恢复执行；如果没有线程等待sem而被挂起，则sem加1。

1.创建信号量

在使用信号量之前，首先需要创建一个信号量。创建一个信号量的函数为semget（），其函数声明如下：

该函数用来打开一个新的信号量集合，或者打开一个已经存在的信号量集合。其中，参数key表示所创建或打开的信号量集的键；参数nsems表示创建的信号量集中信号量的个数，此参数只在创建一个新的信号量集时才有效；参数flag表示调用函数的操作类型，也可以用来设置信号量集的访问权限。调用函数semget（）的作用由参数key和flag决定。函数调用成功时，返回值为信号量的引用标识符，调用失败时，返回值为-1。

2.对信号量的操作

对信号量的操作使用如下函数：

参数semid是信号量集的引用id，semoparray[]是一个sembuf类型的数组，sembuf结构用于指定调用semop（）函数所做的操作，数组semoparray[]中的元素的个数由nops决定。Sembuf的结构如下：

其中，sem_num指定要操作的信号量；sem_flag为操作标记；sem_op用于表示所执行的操作。相应取值的含义如下：(www.xing528.com)

sem_op>0：表示线程对资源使用完毕，交回该资源。此时信号量集的semid_ds结构的sem_base.semval将加上sem_op的值。如果此时设置了SEM_UNDO位，则信号量的调整值将减去sem_op绝对值。

sem_op=0：表示进程要等待，直到sem_base.semval的值变为0。

sem_op<0：表示进程希望使用资源。此时将比较sem_base.semval和sem_op的绝对值的大小。如果sem_base.semval大于sem_op的绝对值，则表示资源足够分配给该进程，sem_base.semval将减去sem_op的绝对值。此时如果设置了SEM_UNDO位，则信号量的调整值将加上sem_op的绝对值。如果sem_base.semval小于sem_op的绝对值，则表示资源不足。如果设置了IPC_NOWAIT位，则函数出错返回，否则semid_ds结构的sem_base.semncnt加1，进程等待至sem_base.semval大于sem_op的绝对值或该信号量被删除。

3.对信号量的控制

对信号量的控制操作是通过semctl（）来实现的。该函数的原型如下：

其中，参数semid为信号量集的引用标识符；参数semnum用于指定信号量集中某个特定的信号量；参数cmd表示调用该函数希望执行的操作；参数arg是senum联合。

参数cmd的最常用的两个值是SETVAL和IFC_RMID。SETVAL用来把信号量初始化为一个已知的值，这个值在senum结构里是以val成员的面貌传递的，作用是在信号量第一次使用之前对其进行设置；IFC_RMID的作用是删除一个已经没人使用的信号量标识码。

semctl（）会根据cmd参数返回几个不同的值。对于SETVAL和IFC_RMID，成功时返回0，失败时返回-1。