Linux--sem_wait sem_post信号量操作进本函数
linux线程间通信的几种方法
linux线程间通信的几种方法Linux是一种开源的操作系统,它支持多线程编程,因此线程间通信是非常重要的。
线程间通信是指在多个线程之间传递数据或信息的过程。
在Linux中,有多种方法可以实现线程间通信,本文将介绍其中的几种方法。
1. 信号量信号量是一种用于线程间同步和互斥的机制。
它可以用来控制对共享资源的访问。
在Linux中,信号量是由sem_t类型的变量表示的。
它有三个主要的操作:初始化、P操作和V操作。
初始化操作用于初始化信号量的值。
P操作用于获取信号量,如果信号量的值为0,则线程会被阻塞,直到信号量的值大于0。
V操作用于释放信号量,将信号量的值加1。
下面是一个使用信号量实现线程间通信的例子:```#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <semaphore.h>sem_t sem;void *thread1(void *arg){sem_wait(&sem);printf("Thread 1\n");sem_post(&sem);pthread_exit(NULL);}void *thread2(void *arg){sem_wait(&sem);printf("Thread 2\n");sem_post(&sem);pthread_exit(NULL);}int main(){pthread_t t1, t2;sem_init(&sem, 0, 1);pthread_create(&t1, NULL, thread1, NULL); pthread_create(&t2, NULL, thread2, NULL); pthread_join(t1, NULL);pthread_join(t2, NULL);sem_destroy(&sem);return 0;}```在这个例子中,我们创建了两个线程,它们都需要获取信号量才能执行。
linux sem用法
linux sem用法Linux系统中的sem(信号量)是一种用于进程间通信和同步的机制。
它提供了一种多个进程之间能够互斥地访问共享资源的方法。
在本文中,我将详细介绍sem的用法,并一步一步地回答您的问题。
第一步:什么是sem?Sem是由Linux内核提供的一种进程同步原语。
它允许进程在对共享资源的访问上进行同步,以避免竞争条件的发生。
它可以用于实现互斥访问共享资源的目的。
第二步:sem的创建和初始化在Linux中,可以使用semget()函数创建一个新的信号量,或者使用semget()函数打开一个已经存在的信号量。
创建新的信号量时,需要指定一个键值,这个键值标识了信号量的唯一性。
创建一个新的信号量的示例代码如下:cint semid = semget(key, 1, IPC_CREAT IPC_EXCL 0666);初始化信号量的值可以使用semctl()函数,其中第二个参数是信号量的编号,第三个参数是命令,第四个参数是信号量的初始值。
初始化信号量的示例代码如下:cunsigned short sem_array[1] = {1}; 初始信号量为1union semun arg;arg.array = sem_array;semctl(semid, 0, SETALL, arg);第三步:sem的P操作和V操作一旦创建和初始化了信号量,就可以使用semop()函数对信号量进行P操作(减法操作)和V操作(加法操作)。
P操作会将信号量的值减1,如果信号量的值为0,则进程将会被阻塞,直到信号量的值大于0为止。
V操作会将信号量的值加1。
如果有多个进程在等待该信号量,则会选择其中一个进行唤醒。
P操作的示例代码如下:cstruct sembuf sb;sb.sem_num = 0;sb.sem_op = -1;sb.sem_flg = SEM_UNDO; semop(semid, &sb, 1);V操作的示例代码如下:cstruct sembuf sb;sb.sem_num = 0;sb.sem_op = 1;sb.sem_flg = SEM_UNDO; semop(semid, &sb, 1);第四步:sem的销毁当信号量不再需要时,可以使用semctl()函数进行销毁。
linuxc语言哲学家进餐---信号量PV方法一
linuxc语⾔哲学家进餐---信号量PV⽅法⼀1、实验原理 由Dijkstra提出并解决的哲学家进餐问题(The Dinning Philosophers Problem)是典型的同步问题。
该问题是描述有五个哲学家共⽤⼀张圆桌,分别坐在周围的五张椅⼦上,在圆桌上有五个碗和五只筷⼦,他们的⽣活⽅式是交替地进⾏思考和进餐。
平时,⼀个哲学家进⾏思考,饥饿时便试图取⽤其左右最靠近他的筷⼦,只有在他拿到两只筷⼦时才能进餐。
进餐完毕,放下筷⼦继续思考。
2.实验内容:显⽰出每个哲学家的⼯作状态,如吃饭,思考。
连续运⾏30次以上都未出现死锁现象。
3.分析解决⽅案⼀:现在引⼊问题的关键:这些哲学家很穷,只买得起五根筷⼦。
他们坐成⼀圈,两个⼈的中间放⼀根筷⼦。
哲学家吃饭的时候必须同时得到左⼿边和右⼿边的筷⼦。
如果他⾝边的任何⼀位正在使⽤筷⼦,那他只有等着。
所以我们就假设最多只有4民哲学家在进餐这样就能保证没有死锁的情况。
代码如下:1 #include<unistd.h>2#define NUM 53int ID[NUM]={0,1,2,3,4};4 sem_t sem_chopsticks[NUM];5 sem_t sem_eaters;6int eaters_num=0;//记录已经吃过饭的次数78//初始化信号量函数9void sem_signal_init(){10int i;11for(i=0;i<NUM;i++){12if(sem_init(&sem_chopsticks[i],0,1)==-1){13 perror("oops:em_init error!");14 exit(1);15 }16 }17if(sem_init(&sem_eaters,0,NUM-1)==-1){18 perror("oops:em_init error!");19 exit(1);20 }212223 }24252627//执⾏函数,每个线程相当于⼀个哲学家来进⾏28void * philosopher(void *ptid){29int pthread_id=*(int *)ptid%NUM;30 printf("%d philosopher is thinking...\n",(int)pthread_id);31 sem_wait(&sem_eaters);32//申请左筷⼦33 sem_wait(&sem_chopsticks[pthread_id]);34 printf("%d philosopher takes chopstick %d...\n",(int)pthread_id,(int)pthread_id);35//申请右筷⼦36 sem_wait(&sem_chopsticks[(pthread_id+1)%NUM]);37 printf("%d philosopher takes chopstick %d...\n",(int)pthread_id,((int)pthread_id+1)%NUM);38 printf("%d philosopher is eating, %d philosopher had already dined.\n",(int)pthread_id,eaters_num);39 sem_post(&sem_chopsticks[(pthread_id+1)%NUM]) ;40 sem_post(&sem_chopsticks[pthread_id]);41 sem_post(&sem_eaters);42 eaters_num++;//吃过⼀次的⼈加加43 printf("%d philosopher had dined, by now %d philosopher had already dined.\n",(int)pthread_id,eaters_num); 4445 }4647484950int main(int argc,char *argv[]){51int i,l,j,k;52//循环五个线程多少次53for(l=0;l<1;++l){54 printf("*******%d times try *******",l+1);55 pthread_t philosopher_threads[NUM];56 sem_signal_init();57//循环创建五个线程并执⾏58for(i=0;i<NUM;i++){5960 printf("%d times\n",i);61if(pthread_create(&philosopher_threads[i],NULL,philosopher,&ID[i])!=0){62 perror("oops:pthread_create error!");63 exit(1);6465 }666768 }6970//⽗线程等待⼦线程都结束才继续执⾏71for(j=0;j<NUM;j++){72 pthread_join(philosopher_threads[j],NULL);73 }74//结束销毁信号量75 sem_destroy(&sem_eaters);76for(k=0;k<NUM;++k){77 sem_destroy(&sem_chopsticks[k]);78 }79 eaters_num=0;80 sleep(2);818283 }84858687return0;88 }运⾏结果如下:1 philosopher is thinking...0 philosopher takes chopstick 0...3 times1 philosopher takes chopstick 1...2 philosopher is thinking...4 times1 philosopher takes chopstick 2...1 philosopher is eating, 0 philosopher had already dined.3 philosopher is thinking...4 philosopher is thinking...1 philosopher had dined, by now 1 philosopher had already dined.2 philosopher takes chopstick 2...0 philosopher takes chopstick 1...0 philosopher is eating, 1 philosopher had already dined.4 philosopher takes chopstick 4...3 philosopher takes chopstick 3...0 philosopher had dined, by now 2 philosopher had already dined.4 philosopher takes chopstick 0...4 philosopher is eating, 2 philosopher had already dined.4 philosopher had dined, by now 3 philosopher had already dined.3 philosopher takes chopstick 4...3 philosopher is eating, 3 philosopher had already dined.3 philosopher had dined, by now4 philosopher had already dined.2 philosopher takes chopstick 3...2 philosopher is eating, 4 philosopher had already dined.2 philosopher had dined, by now 5 philosopher had already dined.--------------------------------Process exited after 2.127 seconds with return value 0请按任意键继续. . .后续⽅案将继续更新请关注。
linux信号量实现原理
linux信号量实现原理【导言】Linux作为开源操作系统,在程序设计和开发方面广泛应用。
而信号量Semaphore作为进程同步和互斥的一种机制,在Linux系统中也广泛使用,特别是在多进程编程中。
本文将从概念、原理、实现等方面为读者深入解析Linux信号量的实现原理。
【正文】一、信号量的概念信号量是一种进程同步机制,用于解决多个并发进程或线程的访问共享资源带来的问题。
它是由E.W. Dijkstra在发明了PV操作之后,发明的一种机制,意味着操作系统的发展。
二、信号量的原理Semaphore本身是一个计数器,用于记录可用资源的数量,资源数量非0即1。
在Linux系统中,信号量一般由一个整数和两个操作——PV操作组成。
P操作,称为down操作,表示试图获取资源,如果可用资源的数量大于0,则占用该资源并将可用资源的数量减1;否则阻塞等待。
V操作,称为up操作,表示释放资源,增加可用资源的数量。
信号量使用可有效避免多个进程、线程对共享资源的相互影响,实现了多个进程之间的同步和互斥,从而保证了系统的稳定性和性能。
三、信号量的实现Semaphore实现主要分为两种:System V IPC信号量和POSIX IPC信号量。
System V IPC信号量是最早开发实现的方法,主要是使用semget、semctl、semop三个函数实现。
而POSIX IPC信号量则相对较新,主要是使用sem_init、sem_destroy、sem_wait、sem_post四个函数实现。
System V IPC信号量的实现需要操作系统调用内核,在一定程度上增加了系统的负担,从而影响了系统的性能和稳定性。
而POSIX IPC信号量则更加灵活、高效、可移植。
四、应用实例Semaphore的应用广泛,可以在多进程、多线程编程、操作系统调度、交通管制等方面使用。
在Linux系统中,Semaphore常常用于控制多个进程对共享文件、共享内存的读写访问,避免产生竞争条件,提高了程序执行效率。
《Linux高级系统编程》教学教案
《Linux高级系统编程》教学教案一、教学目标1. 让学生掌握Linux系统编程的基本概念和原理。
2. 培养学生熟练使用Linux系统编程API的能力。
3. 使学生了解Linux系统编程的高级主题和技巧。
4. 培养学生解决实际问题的能力,提高他们在Linux环境下的软件开发水平。
二、教学内容1. Linux系统编程概述讲解Linux系统编程的基本概念、特点和优势。
2. 文件I/O操作介绍Linux文件I/O模型,讲解文件的打开、关闭、读写、同步等操作。
3. 进程管理讲解Linux进程的概念、创建、终止、进程间通信等知识。
4. 线程管理介绍Linux线程的基本概念、创建、同步、互斥等知识。
5. 高级I/O操作讲解Linux高级I/O操作,如异步I/O、直接I/O、内存映射I/O等。
三、教学方法1. 讲授法:讲解基本概念、原理和知识点。
2. 案例教学法:通过实际案例让学生掌握编程技巧和方法。
3. 实验教学法:安排实验课程,让学生亲自动手实践,提高实际操作能力。
四、教学环境1. 教室环境:投影仪、计算机、网络等。
2. 实验环境:装有Linux操作系统的计算机、网络等。
五、教学评估1. 课堂问答:检查学生对课堂知识的理解和掌握程度。
2. 实验报告:评估学生在实验过程中的动手能力和解决问题能力。
3. 课程作业:检查学生对课程知识点的综合运用能力。
4. 期末考试:全面评估学生对本门课程的掌握程度。
六、信号处理1. 信号基本概念讲解信号的定义、作用和信号处理的基本方法。
2. 信号处理函数介绍Linux信号处理函数,如signal(), rse(), sigaction()等。
3. 信号在进程和线程中的处理讲解信号在进程和线程中的传播和处理机制。
七、同步与互斥1. 同步与互斥基本概念讲解同步与互斥的概念、作用和应用场景。
2. 互斥锁介绍Linux互斥锁的使用,如pthread_mutex_lock(), pthread_mutex_unlock()等。
linux系统文件操作sem_open,sem_close,sem_post,sem_wait
linux系统⽂件操作sem_open,sem_close,sem_post,sem_wait信号灯分为有名信号灯和内存信号灯⼀、Posix有名信号灯1.posix有名信号灯函数函数sem_open创建⼀个新的有名信号灯或打开⼀个已存在的有名信号灯。
有名信号灯总是既可⽤于线程间的同步,⼜能⽤于进程间的同步。
1. sem_open名称::sem_open功能:创建并初始化有名信号灯头⽂件:#include <semaphore.h>函数原形:sem_t *sem_open(const char *name,int oflag,/*mode_t mode,unsigned int value*/);参数:name 信号灯的外部名字oflag 选择创建或打开⼀个现有的信号灯mode 权限位value 信号灯初始值返回值:成功时返回指向信号灯的指针,出错时为SEM_FAILEDoflag参数能是0、O_CREAT(创建⼀个信号灯)或O_CREAT|O_EXCL(如果没有指定的信号灯就创建),如果指定了O_CREAT,那么第三个和第四个参数是需要的;其中mode参数指定权限位,value参数指定信号灯的初始值,通常⽤来指定共享资源的书⾯。
该初始不能超过 SEM_VALUE_MAX,这个常值必须低于为32767。
⼆值信号灯的初始值通常为1,计数信号灯的初始值则往往⼤于1。
如果指定了O_CREAT(⽽没有指定O_EXCL),那么只有所需的信号灯尚未存在时才初始化他。
所需信号灯已存在条件下指定O_CREAT不是个错误。
该标志的意思仅仅是“如果所需信号灯尚未存在,那就创建并初始化他”。
不过所需信号灯等已存在条件下指定O_CREAT|O_EXCL却是个错误。
sem_open返回指向sem_t信号灯的指针,该结构⾥记录着当前共享资源的数⽬。
/*semopen.c*/#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <fcntl.h> /* For O_* constants */#include <sys/stat.h> /* For mode constants */#include <semaphore.h>int main(int argc,char**argv){sem_t *sem;if(argc!=2){printf(“please input a file name!\n”);exit(1);}sem=sem_open(argv[1],O_CREAT,0644,1);exit(0);}2. sem_close名称::sem_close功能:关闭有名信号灯头⽂件:#include函数原形:int sem_close(sem_t *sem);参数:sem 指向信号灯的指针返回值:若成功则返回0,否则返回-1。
linux线程间同步和互斥的方法
linux线程间同步和互斥的方法随着计算机技术的飞速发展,多线程应用已经变得越来越普遍。
在Linux操作系统中,多线程是一种强大的工具,它允许程序同时执行多个任务,从而提高系统的并发性和效率。
然而,多线程应用也带来了一些挑战,如线程间的同步和互斥问题。
本文将介绍Linux线程间同步和互斥的方法。
一、互斥(Mutex)互斥是最基本的同步机制之一,用于保护共享资源,防止多个线程同时访问同一资源而造成数据混乱。
在Linux中,可以使用pthread_mutex_t类型来创建互斥锁。
使用pthread_mutex_lock()函数来锁定互斥锁,确保同一时刻只有一个线程可以访问被保护的资源;使用pthread_mutex_unlock()函数来解锁互斥锁,允许其他线程访问该资源。
二、条件变量(ConditionVariable)条件变量是一种更复杂的同步机制,它允许一个或多个线程在满足某个条件时被唤醒。
在Linux中,可以使用pthread_cond_t类型来创建条件变量。
线程可以通过pthread_cond_wait()函数进入等待状态,直到条件满足时被唤醒。
使用pthread_cond_signal()或pthread_cond_broadcast()函数来通知其他等待的线程。
三、读写锁(Read-WriteLock)读写锁是一种更高效的同步机制,它允许多个读线程同时访问共享资源,但在写操作时只允许一个写线程访问。
在Linux中,可以使用pthread_rwlock_t类型来创建读写锁。
读线程可以同时获取读锁,而写线程必须获取写锁。
当写线程释放写锁时,读线程可以再次获取读锁。
这种机制可以提高并发性能,降低资源争用的开销。
四、信号量(Semaphore)信号量是一种用于控制并发访问的计数器。
它通常用于计数有限的资源数量,如文件描述符或磁盘空间。
在Linux中,可以使用sem_t 类型来创建信号量。
使用sem_wait()函数来减少信号量的值,表示消耗了一个资源;使用sem_post()函数来增加信号量的值,表示释放了一个资源。
linuxsemaphore实现原理
linuxsemaphore实现原理Linux中的信号量(semaphore)是一种用于在多个进程或线程之间同步和互斥访问共享资源的机制。
它是一种计数器,用于控制对临界区的访问。
实现原理信号量的实现原理主要涉及两个方面:操作系统内核中的数据结构和系统调用。
1.内核数据结构在Linux内核中,每个信号量由一个结构体(struct semaphore)表示,该结构体定义在头文件`linux/semaphore.h`中。
其主要成员包括计数器(count)、等待队列(wait_list)和一个互斥锁(lock)。
计数器用于记录可用资源的数量,等待队列用于存储等待信号量的进程或线程,互斥锁用于保护计数器和等待队列的访问。
2.系统调用Linux提供了一些系统调用函数,用于对信号量进行操作。
常见的系统调用函数包括`sem_init`、`sem_wait`、`sem_post`和`sem_destroy`。
- `sem_init`用于初始化一个信号量,并指定可用资源的数量。
该函数将创建一个新的信号量对象,并将计数器和互斥锁初始化为指定的值,将等待队列置为空。
- `sem_wait`用于请求使用一个资源。
如果计数器大于0,则计数器减1,表示资源被占用。
如果计数器为0,则进程或线程将被加入等待队列,等待其他进程或线程释放资源。
- `sem_post`用于释放一个资源。
该函数将计数器加1,并唤醒等待队列中的一个进程或线程,使其能够继续执行。
- `sem_destroy`用于销毁一个信号量对象。
该函数将释放内存和资源,并将信号量对象标记为无效。
这些系统调用函数可以通过用户空间的库函数进行调用,例如`sem_init`由`pthread`库提供,`sem_wait`和`sem_post`由`semaphores`库提供。
应用场景信号量在操作系统中广泛应用于进程间通信和线程同步的场景,常见的应用包括:1. 进程间通信:多个进程可以使用信号量来同步对共享内存或文件的访问,以避免竞态条件(race conditions)。
计算机操作系统中的加锁机制
计算机操作系统中的加锁机制对于多线程编程来说,锁是必不可少的一个概念。
而对于计算机操作系统来说,锁也是一个重要的概念。
计算机操作系统中的锁机制,是保证多个线程或进程在访问共享资源时,不会产生冲突而引起的一种机制。
以下将介绍计算机操作系统中的加锁机制。
一、锁的基本概念锁(Lock)是保证并发访问共享资源时,特别是对于多核处理器下的并行计算机系统中,可以被多线程/进程同步访问的一种机制。
锁的基本概念就是,在多个线程/进程同时访问同一共享资源时,使用锁来控制同时访问的线程/进程。
只有获取了锁的线程/进程才能访问共享资源,其他线程/进程则需要等待获取锁的线程/进程释放锁后才能进行访问。
二、锁的分类计算机操作系统中,锁主要有以下三种分类:1. 乐观锁乐观锁机制是一种无阻塞锁的实现,大多用于读操作较多的场景。
乐观锁机制的思想是,在读取某个共享数据时,假设其他线程/进程不会修改该数据,因此线程/进程可以直接读取该共享数据。
如果在读取期间,其他线程/进程对该数据进行了修改,则在更新该共享数据时,需要重新读取。
如Java中的乐观锁机制,通过使用版本号或时间戳等机制来实现。
2. 悲观锁悲观锁机制是一种阻塞锁的实现,适用于写操作较多的场景。
悲观锁机制的思想是,在访问某个共享数据时,假设其他线程/进程会修改该数据,因此在访问共享数据时,需要获取该数据的锁。
如果该数据已经被其他线程/进程获取到了锁,则当前线程/进程需要等待获取该数据的锁。
3. 自旋锁自旋锁机制是一种特殊的阻塞锁,它的思想是在使用悲观锁机制时,等待获取锁的线程/进程会持续的重复对锁的状态进行尝试,直到获取到锁为止。
在多核处理器下,自旋锁的效率比阻塞式锁还要高一些。
三、锁的实现锁的实现有很多种,以下介绍几种常用的锁实现机制。
1. 互斥锁互斥锁在计算机操作系统中是最常用的一种锁机制。
它通过对共享资源进行加锁和解锁来实现对资源的保护。
在Linux系统中,使用pthread_mutex_lock()函数来加锁,pthread_mutex_unlock()函数来解锁。
Linux操作系统利用信号量实现银行叫号排队系统
Linux操作系统课程设计题目:进程通信与进程同步机制实践(银行叫号排队模拟系统)所在学院:所在班级:学生姓名:学生学号:指导教师:一、题目某银行提供5个服务窗口(3个对私服务窗口,1个对公服务窗口,1个理财服务窗口)和10个供顾客等待的座位。
顾客到达银行时,若有空座位,则到取号机上领取一个号,等待叫号;若没有空座位,则在门外等待或离开.取号机每次仅允许一位顾客使用,有对公、对私和理财三类号,每位顾客只能选取其中一个.当营业员空闲时,通过叫号选取一位顾客,并为其服务。
请用P、V操作写出进程的同步算法。
二、目的1、掌握基本的同步与互斥算法。
2、学习使用 Linux 中基本的同步对象,掌握相关 API 的使用方法。
3、了解 Linux 中多任务的并发执行机制,实现进程的同步与互斥。
三、实验环境Linux CentOS、Ubuntu、Fedora等Linux系统编译器GCC编程语言 C语言四、要求1、当有顾客取号的时候,不允许其他顾客取号。
2、当服务窗口满的情况下,其他人必须等待.3、当没有顾客的情况下,服务窗口必须等待。
4、打印:A、初始状态B、中间变化的状态信息C、以及最终状态信息。
五、原理及算法本程序中设计6个信号量,其中signal_A、signal_B和signal_C分别是对私、对公、理财窗口的同步信号量。
若信号量值的等于0,说明当前没有空闲空口,顾客需要等待。
另设置一个signal_seat同步信号量,记录当前的座位情况,若该信号量等于0,说明当前没有空座位,顾客需要等待。
另有一个signal_customer同步信号量用于记录当前已经取过票的总人数,用于生成票号信息。
还有一个mutex互斥信号量,用于实现各进程在对信号量进行操作时的互斥。
顾客进入银行之后,先看通过一个依据系统时间的随机数来确定自己是需要对私、对公还是理财服务(在本程序中分别对应于A类顾客,B类顾客和C类顾客),这三个类型的顾客的比例为3:1:1.然后顾客根据自己需要的服务类型,查看提供相应类型服务的窗口是否空闲,若窗口有空闲,则系统直接按照signal_customer记录的信息,生成票面信息;若窗口没有空闲,则再去查看signal_seat信号量看看是否有空座位,若有空座位,则根据signal_customer 记录的信息,生成票面信息;若没有空座位,则通过一个以系统时间为种子的随机数生成器生成一个随机数,帮助顾客确定是要继续等待还是离开,这两种情况的比例为1:1.若顾客选择离开,则相应的进程退出.当顾客取到票后,便开始查看对应类型的窗口是否有空闲,如果有空闲,则上前办理业务。
semtimedop函数
semtimedop函数semtimedop函数是Linux系统中的一个系统调用函数,它用于对信号量进行操作。
在多进程或多线程的应用程序中,信号量是一种非常重要的同步机制,它可以用来控制进程或线程的访问顺序,避免竞争条件的发生,从而保证程序的正确性和稳定性。
semtimedop函数的作用是在一定时间内等待信号量的值变为指定的值,如果在指定的时间内信号量的值没有变化,则函数返回一个错误码。
这个函数的原型如下:int semtimedop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops, const struct timespec *timeout);其中,semid是信号量的标识符,sops是一个指向sembuf结构体数组的指针,nsops是数组中元素的个数,timeout是一个指向timespec结构体的指针,用于指定等待的时间。
在使用semtimedop函数时,需要注意以下几点:1. semid必须是由semget函数创建的信号量标识符。
2. sops数组中的每个元素都是一个sembuf结构体,用于指定对信号量的操作。
sembuf结构体包含三个成员变量:sem_num表示信号量的编号,从0开始;sem_op表示对信号量的操作,可以是正数、负数或0;sem_flg表示操作标志,可以是IPC_NOWAIT、SEM_UNDO等。
3. nsops表示sops数组中元素的个数,通常为1。
4. timeout指定等待的时间,如果为NULL,则表示无限等待。
semtimedop函数的返回值为0表示操作成功,否则表示操作失败。
如果在指定的时间内信号量的值没有变化,则返回一个错误码ETIMEDOUT。
semtimedop函数是Linux系统中非常重要的一个系统调用函数,它可以用于对信号量进行操作,实现多进程或多线程的同步和互斥。
在使用该函数时,需要注意参数的正确性和返回值的判断,以保证程序的正确性和稳定性。
操作系统课程实验报告
操作系统课程实验报告一、实验目的操作系统是计算机系统中最为关键的软件之一,它负责管理计算机的硬件资源和软件资源,为用户提供一个良好的工作环境。
通过操作系统课程实验,旨在深入理解操作系统的基本原理和功能,提高对操作系统的实际操作能力和问题解决能力。
二、实验环境本次实验使用的操作系统为Windows 10 和Linux(Ubuntu 1804),开发工具包括 Visual Studio Code、gcc 编译器等。
三、实验内容(一)进程管理1、进程创建与终止在 Windows 系统中,使用 C++语言创建多个进程,并通过进程句柄控制进程的终止。
在 Linux 系统中,使用 fork()系统调用创建子进程,并通过 exit()函数终止进程。
2、进程同步与互斥使用信号量实现进程之间的同步与互斥。
在 Windows 中,利用CreateSemaphore()和 WaitForSingleObject()等函数进行操作;在Linux 中,通过 sem_init()、sem_wait()和 sem_post()等函数实现。
(二)内存管理1、内存分配与释放在 Windows 中,使用 HeapAlloc()和 HeapFree()函数进行动态内存的分配与释放。
在 Linux 中,使用 malloc()和 free()函数完成相同的操作。
2、内存页面置换算法实现了几种常见的内存页面置换算法,如先进先出(FIFO)算法、最近最少使用(LRU)算法等,并比较它们的性能。
(三)文件系统管理1、文件创建与读写在 Windows 和 Linux 系统中,分别使用相应的 API 和系统调用创建文件,并进行读写操作。
2、目录操作实现了目录的创建、删除、遍历等功能。
四、实验步骤(一)进程管理实验1、进程创建与终止(1)在 Windows 系统中,编写 C++程序,使用 CreateProcess()函数创建新进程,并通过 TerminateProcess()函数终止指定进程。
Linux的信号量(semaphore)与互斥(mutex)
Linux的信号量(semaphore)与互斥(mutex)在多线程编程中,出于各种原因我们会用到锁或者信号量等各种机制对一些操作进行控制,这里面就讲述linux C编程时,常用的两种方式:信号量方式和锁方式锁:用来做互斥,用于保护某个资源在当下只能被多个线程中的一个访问,用于一个进程的多线程之间信号量:用来做同步,用于保证多个线程之间按照既定顺序执行步骤,可以用于一个进程的多线程,据说也可以用于多个进程wxy:锁是为了保护某个资源,从上锁的那一刻,如果不涉及资源(多线程可访问的那些变量?或者叫全局变量,或者类中的成员变量等等...),照样可以走下去信号量是为了同步的,从上信号量那一刻,就不能动了,除非另一个想成给我发信号(post),说你可以继续了,与是我才继续走下去一:Mutex(锁)1,用法举例(经试验)//0.头文件引入#include <mutex>//1.定义锁mutex mutex_me;线程1 线程2//2.上所 //2.上所mutex_me.lock() mutex_me.lock()/*step1*/ /*step1*/ /*资源*//*step2*///3.解锁mutex_me.unlock() /*资源*//*step2*///3.解锁mutex_me.unlock()2,信号量1,用法举例(未经试验)//0.头文件引入#include <semaphore.h>//1.定义/创建信号量sem_t semaphoretcpItem;sem_init(&semaphoretcpItem, 0, 1);线程1 线程2//2.等待信号量 //3.释放信号量sem_wait(&semaphoretcpItem);)sem_post(&semaphoretcpItem);/*step1*/ /*step2*/ /*资源*//*step3*/2,相关函数解析sem_init():用来初始化一个信号量。
linux sem用法
linux sem用法摘要:1.Linux SEM简介2.SEM操作的基本概念3.SEM命令的使用方法4.SEM的实际应用案例5.SEM命令的注意事项正文:Linux SEM(Semaphore)是一种信号量机制,主要用于多进程(线程)间的同步与互斥。
信号量有两大类:二进制信号量(只有0和1两个值)和计数信号量(可以有大于1的值)。
在Linux系统中,信号量的值只能通过原子操作进行改变,从而确保了多进程(线程)访问信号量时的安全性。
1.Linux SEM简介信号量机制是一种保证资源互斥访问的同步手段。
在Linux系统中,信号量分为二进制信号量和计数信号量。
信号量的值只能通过原子操作进行改变,保证了多进程(线程)访问信号量时的安全性。
2.SEM操作的基本概念在Linux中,SEM操作主要包括以下几个方面:- semget:获取一个或多个信号量的ID。
- semctl:通过信号量ID对信号量进行操作,如设置值、获取值等。
- semop:对信号量执行操作,如P操作(等待信号量值减小)和V操作(信号量值增加)。
3.SEM命令的使用方法(1)semget命令格式:`semget -o <semid_array> <key> <nsems> <perm>`参数说明:- `<key>`:信号量集合的键值,用于唯一标识信号量集合。
- `<nsems>`:信号量的数量。
- `<perm>`:信号量集的权限,通常设置为0660,表示只有该文件的所有者及其同组用户可以访问。
(2)semctl命令格式:`semctl <semid> <command> <arg>`参数说明:- `<semid>`:信号量的ID。
- `<command>`:对信号量的操作命令,如`GETVAL`(获取信号量值)、`SETVAL`(设置信号量值)等。
linux semaphore 用法
linux semaphore 用法下列关于Linux 信号量(Semaphore)的用法的文章将逐步回答这一问题。
信号量是一种用于进程同步和互斥操作的工具,在多进程编程中扮演了重要的角色。
本文将覆盖信号量的概念、使用方法以及一些示例场景。
1. 了解信号量的概念信号量是一种计数器,用于控制多个进程对共享资源的访问。
它可以允许多个进程同时访问资源,也可以限制只能有一个进程访问资源。
信号量有两个主要操作:P(等待)和V(释放)。
P 操作减少信号量的值,如果结果小于零,则阻塞进程。
V 操作增加信号量的值,如果有进程正在等待,那么唤醒一个正在等待的进程。
2. 安装和初始化信号量在Linux 中,可以使用System V 信号量(sys/sem.h)或POSIX 信号量(semaphore.h)。
我们首选POSIX 信号量,因为它更易使用,并且在大多数现代Linux 发行版中都得到了广泛支持。
要使用POSIX 信号量,首先需要包含适当的头文件,并初始化信号量。
#include <semaphore.h>int main() {sem_t semaphore;sem_init(&semaphore, 0, 1);...return 0;}在上面的示例中,我们创建了一个名为"semaphore" 的信号量,并使用sem_init 函数对其进行初始化。
第二个参数是标志,通常为0。
第三个参数是信号量的初始值。
3. 使用信号量进行进程同步信号量可用于实现互斥或同步操作。
在互斥模式中,信号量的初始值通常设置为1,以确保只有一个进程可以访问临界区。
在同步模式中,信号量的初始值通常设置为0,以确保一个进程等待另一个进程完成某个操作。
互斥模式示例:#include <semaphore.h>sem_t semaphore;void critical_section() {sem_wait(&semaphore); P 操作临界区代码sem_post(&semaphore); V 操作}int main() {sem_init(&semaphore, 0, 1);创建多个进程执行critical_section...return 0;}在上面的示例中,我们使用sem_wait 和sem_post 函数分别实现了P 和V 操作。
线程同步之信号量(sem_init,sem_post,sem_wait)
线程同步之信号量(sem_init,sem_post,sem_wait)信号量和互斥锁(mutex)的区别:互斥锁只允许⼀个线程进⼊临界区,⽽信号量允许多个线程同时进⼊临界区。
不多做解释,要使⽤信号量同步,需要包含头⽂件semaphore.h。
主要⽤到的函数:int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);,其中sem是要初始化的信号量,pshared表⽰此信号量是在进程间共享还是线程间共享,value是信号量的初始值。
int sem_destroy(sem_t *sem);,其中sem是要销毁的信号量。
只有⽤sem_init初始化的信号量才能⽤sem_destroy销毁。
int sem_wait(sem_t *sem);等待信号量,如果信号量的值⼤于0,将信号量的值减1,⽴即返回。
如果信号量的值为0,则线程阻塞。
相当于P操作。
成功返回0,失败返回-1。
int sem_post(sem_t *sem);释放信号量,让信号量的值加1。
相当于V操作。
//⽤户从终端输⼊任意字符然后统计个数显⽰,输⼊end则结束//使⽤多线程实现:主线程获取⽤户输⼊并判断是否退出,⼦线程计数#include<stdio.h>#include <pthread.h>#include<stdlib.h>#include <string.h>#include <semaphore.h>char buf[100]={0};int flag;sem_t sem;// ⼦线程程序,作⽤是统计buf中的字符个数并打印void *func(void*arg){// ⼦线程⾸先应该有个循环// 循环中阻塞在等待主线程激活的时候,⼦线程被激活后就去获取buf中的字符// 长度,然后打印;完成后再次被阻塞sem_wait(&sem);while(flag==0){printf("长度为:%d.\n",strlen(buf));memset(buf, 0, sizeof(buf));sem_wait(&sem);}pthread_exit(NULL);}int main(void){int ret=-1;pthread_t th;sem_init(&sem,0,0);ret=pthread_create(&th,NULL,func,NULL);if (ret != 0){printf("pthread_create error.\n");return -1;}printf("输⼊⼀个字符串,以回车结束.\n");while(scanf("%s",buf)){// 去⽐较⽤户输⼊的是不是end,如果是则退出,如果不是则继续if(!strncmp(buf,"end",3)){printf("输⼊的字符串为:%s",buf);flag==1;sem_post(&sem);break;}// 主线程在收到⽤户收⼊的字符串,并且确认不是end后// 就去发信号激活⼦线程来计数。
关于信号量sem_wait的整理(转)
关于信号量sem_wait的整理(转)SYNOPSIS#include <semaphore.h>int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);//初始化信号量int sem_wait(sem_t * sem);//等待信号,获取拥有权int sem_trywait(sem_t * sem);int sem_post(sem_t * sem);//发出信号即释放拥有权int sem_getvalue(sem_t * sem, int * sval);int sem_destroy(sem_t * sem);//注销信号量,在linux中其本质是没有任何作⽤的,它不做任何事情。
DESCRIPTIONThis manual page documents POSIX 1003.1b semaphores, not to be confused with SystemV semaphores as described in ipc(5),semctl(2) and semop(2).Semaphores are counters for resources shared between threads. The basic operations on semaphores are: increment thecounter atomically, and wait until the counter is non-null and decrement it atomically.//信号量是在多线程环境中共享资源的计数器。
对信号量的基本操作⽆⾮有三个:对信号量的增加;然后阻塞线程等待,直到信号量不为空才返回;然后就是对信号量的减少。
// 在编程中,信号量最常⽤的⽅式就是⼀个线程A使⽤sem_wait阻塞,因为此时信号量计数为0,直到另外⼀个线程B发出信号post后,信号量计数加 1,此时,线程A得到了信号,信号量的计数为1不为空,所以就从sem_wait返回了,然后信号量的计数⼜减1变为零。
信号量的操作——semop函数
信号量的操作——semop函数信号量的值与相应资源的使⽤情况有关,当它的值⼤于 0 时,表⽰当前可⽤的资源数的数量;当它的值⼩于 0 时,其绝对值表⽰等待使⽤该资源的进程个数。
信号量的值仅能由 PV 操作来改变。
在 Linux 下,PV 操作通过调⽤semop函数来实现。
该函数定义在头⽂件 sys/sem.h中,原型如下:int semop(int semid,struct sembuf *sops,size_t nsops);函数的参数 semid 为信号量集的标识符;参数 sops 指向进⾏操作的结构体数组的⾸地址;参数 nsops 指出将要进⾏操作的信号的个数。
semop 函数调⽤成功返回 0,失败返回 -1。
semop 的第⼆个参数 sops 指向的结构体数组中,每个 sembuf 结构体对应⼀个特定信号的操作。
因此对信号量进⾏操作必须熟悉该数据结构,该结构定义在 linux/sem.h,如下所⽰:struct sembuf{unsigned short sem_num; //信号在信号集中的索引,0代表第⼀个信号,1代表第⼆个信号short sem_op; //操作类型short sem_flg; //操作标志};下⾯详细介绍⼀下 sembuf 的⼏个参数:--------------------------------------------------------------------------------------------------sem_op 参数:sem_op > 0 信号加上 sem_op 的值,表⽰进程释放控制的资源;sem_op = 0 如果没有设置 IPC_NOWAIT,则调⽤进程进⼊睡眠状态,直到信号量的值为0;否则进程不回睡眠,直接返回 EAGAINsem_op < 0 信号加上 sem_op 的值。
若没有设置 IPC_NOWAIT ,则调⽤进程阻塞,直到资源可⽤;否则进程直接返回EAGAINsem_flg 参数:该参数可设置为 IPC_NOWAIT 或 SEM_UNDO 两种状态。
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信号量的数据类型为结构sem_t,它本质上是一个长整型的数。
函数sem_init()用来初始化一个信号量。
它的原型为:
extern intsem_init __P ((sem_t *__sem, int __pshared, unsigned int __value));
sem为指向信号量结构的一个指针;pshared不为0时此信号量在进程间共享,否则只能为当前进程的所有线程共享;value给出了信号量的初始值。
函数sem_post( sem_t *sem )用来增加信号量的值。
当有线程阻塞在这个信号量上时,调用这个函数会使其中的一个线程不在阻塞,选择机制同样是由线程的调度策略决定的。
函数sem_wait( sem_t *sem )被用来阻塞当前线程直到信号量sem的值大于0,解除阻塞后将sem的值减一,表明公共资源经使用后减少。
函数sem_trywait ( sem_t *sem )是函数sem_wait()的非阻塞版本,它直接将信号量sem的值减一。
函数sem_destroy(sem_t *sem)用来释放信号量sem。
信号量用sem_init函数创建的,下面是它的说明:
#include<semaphore.h>
intsem_init (sem_t *sem, intpshared, unsigned int value);
这个函数的作用是对由sem指定的信号量进行初始化,设置好它的共享选项,并指定一个整数类型的初始值。
pshared参数控制着信号量的类型。
如果pshared的值是0,就表示它是当前里程的局部信号量;否则,其它进程就能够共享这个信号量。
我们现在只对不让进程共享的信号量感兴趣。
(这个参数受版本影响),pshared传递一个非零将会使函数调用失败。
这两个函数控制着信号量的值,它们的定义如下所示:
[cpp]view plaincopy
1.#include <semaphore.h>
2.int sem_wait(sem_t * sem);
3.int sem_post(sem_t * sem);
这两个函数都要用一个由sem_init调用初始化的信号量对象的指针做参数。
sem_post函数的作用是给信号量的值加上一个“1”,它是一个“原子操作”---即同时对同一个信号量做加“1”操作的两个线程是不会冲突的;而同时对同一个文件进行读、加和写操作的两个程序就有可能会引起冲突。
信号量的值永远会正确地加一个“2”--因为有两个线程试图改变它。
sem_wait函数也是一个原子操作,它的作用是从信号量的值减去一个“1”,但它永远会先等待该信号量为一个非零值才开始做减法。
也就是说,如果你对一个值为2的信号量调用sem_wait(),线程将会继续执行,
介信号量的值将减到1。
如果对一个值为0的信号量调用sem_wait(),这个函数就会地等待直到有其它线程增加了这个值使它不再是0为止。
如果有两个线程都在sem_wait()中等待同一个信号量变成非零值,那么当它被第三个线程增加一个“1”时,等待线程中只有一个能够对信号量做减法并继续执行,另一个还将处于等待状态。
信号量这种“只用一个函数就能原子化地测试和设置”的能力下正是它的价值所在。
还有另外一个信号量函数sem_trywait,它是sem_wait的非阻塞搭档。
最后一个信号量函数是sem_destroy。
这个函数的作用是在我们用完信号量对它进行清理。
下面的定义: #include<semaphore.h>
intsem_destroy (sem_t *sem);
这个函数也使用一个信号量指针做参数,归还自己战胜的一切资源。
在清理信号量的时候如果还有线程在等待它,用户就会收到一个错误。
与其它的函数一样,这些函数在成功时都返回“0”。
[cpp]view plaincopy
1.#include <stdio.h>
2.#include <unistd.h>
3.#include <stdlib.h>
4.#include <string.h>
5.#include <pthread.h>
6.#include <semaphore.h>
7.
8.sem_t bin_sem;
9.void *thread_function1(void *arg)
10.{
11.printf("thread_function1--------------sem_wait\n");
12.sem_wait(&bin_sem);
13.printf("sem_wait\n");
14.while (1)
15.{
16.}
17.}
18.
19.void *thread_function2(void *arg)
20.{
21.printf("thread_function2--------------sem_post\n");
22.sem_post(&bin_sem);
23.printf("sem_post\n");
24.while (1)
25.{
26.}
27.}
28.
29.
30.
31.int main()
32.{
33.int res;
34.pthread_t a_thread;
35.void *thread_result;
36.
37.res = sem_init(&bin_sem, 0, 0);
38.if (res != 0)
39.{
40. perror("Semaphore initialization failed");
41.}
42. printf("sem_init\n");
43.res = pthread_create(&a_thread, NULL, thread_function1, NULL);
44.if (res != 0)
45.{
46. perror("Thread creation failure");
47.}
48.printf("thread_function1\n");
49.sleep (5);
50.printf("sleep\n");
51.res = pthread_create(&a_thread, NULL, thread_function2, NULL);
52.if (res != 0)
53.{
54. perror("Thread creation failure");
55.}
56.while (1)
57.{
58.}
59.}
60.
61.
62.sem_init
63.thread_function1
64.thread_function1--------------sem_wait
65.sleep
66.thread_function2--------------sem_post
67.sem_wait
68.sem_post。