linux第11天 共享内存和信号量

今天主要学习了共享内存和信号量

在此之前,有个管道问题

ls | grep a

整句话的意思是将ls输出到管道的写端,而流通到另一端的读端,grep a则是从管道的读端读取相关数据,再做筛选

共享内存

int shmget(key_t key, size_t size, int flag);

key: 标识符的规则
size:共享存储段的字节数
flag:读写的权限 0666 | O_CREAT
返回值：成功返回共享存储的id，失败返回-1

shmat
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int flag);
shmid：共享存储的id
shmaddr：一般为0，表示连接到由内核选择的第一个可用地址上，否则，如果flag没有指定SHM_RND，则连接到addr所指定的地址上，如果flag为SHM_RND，则地址取整
flag：如前所述，一般为0
返回值：如果成功，返回共享存储段地址，出错返回-1

shmaddr为NULL，核心自动选择一个地址
shmaddr不为NULL且shmflg无SHM_RND标记，则以shmaddr为连接地址。
shmaddr不为NULL且shmflg设置了SHM_RND标记，则连接的地址会自动向下调整为SHMLBA的整数倍。公式：shmaddr - (shmaddr % SHMLBA)
shmflg=SHM_RDONLY，表示连接操作用来只读共享内存

shmdt

行为与shmat相反,取消共享内存映射

shmctl函数
　　功能：用于控制共享内存
　　原型
　　int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds  *buf);
　　参数
　　shmid:由shmget返回的共享内存标识码
　　cmd:将要采取的动作（有三个可取值）
　　buf:指向一个保存着共享内存的模式状态和访问权限的数据结构
　　返回值：成功返回0；失败返回-1

共享内存的创建与操作

	int shmid = shmget(0x159357, 4, 0666 | IPC_CREAT);
	if (shmid < 0)
		perror("shmget");

	void *p = NULL;
	p = shmat(shmid, NULL, 0);
	(*(int *)p) = 0;

	shmdt(p);

　　

信号量

信号量可以看成一个结构体,里面包含两个字段同数据.

1.可以使用的资源数据.当资源数用完,没有资源释放,再次访问资源内核将阻塞进程

2.被阻塞的进程队列.

struct semaphore
{
　　int value;
　　pointer_PCB queue;
}

信号量值含义
S>0：S表示可用资源的个数
S=0：表示无可用资源，无等待进程
S<0：|S|表示等待队列中进程个数

P原语
P(s)
{
　　s.value = s.value--;
　　if (s.value< 0)
　　{
　　　　该进程状态置为等待状状态
　　　　将该进程的PCB插入相应的等待队列s.queue末尾
　　}
}

V原语
V(s)
{
　　s.value = s.value++;
　　if (s.value< =0)
　　{
　　　　唤醒相应等待队列s.queue中等待的一个进程
　　　　改变其状态为就绪态
　　　　并将其插入就绪队列
　　}
}

semget函数
功能：用来创建和访问一个信号量集
原型
int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
参数
key: 信号集的名字
nsems:信号集中信号量的个数
semflg: 由九个权限标志构成，它们的用法和创建文件时使用的mode模式标志是一样的
返回值：成功返回一个非负整数，即该信号集的标识码；失败返回-1

shmctl函数
功能：用于控制信号量集
原型
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);
参数
semid:由semget返回的信号集标识码
semnum:信号集中信号量的序号
cmd:将要采取的动作（有三个可取值）
最后一个参数根据命令不同而不同
返回值：成功返回0；失败返回-1

semop函数
功能：用来创建和访问一个信号量集
原型
int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);
参数
semid:是该信号量的标识码，也就是semget函数的返回值
sops:是个指向一个结构数值的指针
nsops:信号量的个数
返回值：成功返回0；失败返回-1

semop函数续
sembuf结构体：
struct sembuf {
　　short sem_num;
　　short sem_op;
　　short sem_flg;
};
sem_num是信号量的编号。
sem_op是信号量一次PV操作时加减的数值，一般只会用到两个值，一个是“-1”，也就是P操作，等待信号量变得可用；另一个是“+1”，也就是我们的V操作，发出信号量已经变得可用
sem_flag的两个取值是IPC_NOWAIT或SEM_UNDO,一般取0

封装好的信号操作函数

union semun {
   int              val;    /* Value for SETVAL */
   struct semid_ds *buf;    /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */
   unsigned short  *array;  /* Array for GETALL, SETALL */
   struct seminfo  *__buf;  /* Buffer for IPC_INFO
                               (Linux-specific) */
};

int semCreateOrGet(key_t key)
{
	int semid = 0;
	semid = semget(key, 1, 0666 | IPC_CREAT);
	if (semid < 0)
		ERR_EXIT("semget");

	return semid;
}

int semSetValue(int semid, int val)
{
	int ret = 0;
	union semun su;
	su.val = val;
	ret = semctl(semid, 0, SETVAL, su);
	return ret;

}

int semGetValue(int semid)
{
	int ret = 0;
	union semun su;
	ret = semctl(semid, 0, GETVAL, su);
	printf("目前资源数为%d\n", su.val);
	return ret;

}

int sem_p(int semid)
{
	int ret = 0;
	struct sembuf sbuf = { 0, -1, 0 };
	ret  = semop(semid, &sbuf, 1);
	return ret;
}

int sem_v(int semid)
{
	int ret = 0;
	struct sembuf sbuf = { 0, 1, 0 };
	ret  = semop(semid, &sbuf, 1);
	return ret;
}