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Linux 应用程序信号量使用实战

背景

在项目实施过程中,有个机制需要做两个线程之间的同步。

具体需求如下:

首先,线程1需要把资源读取到缓存

其次,线程2才可以操作这块缓存

上述两个动作顺序交替重复。

思路

使用信号量解决思路,申请两个信号量,具体流程如下所述:

申请两个信号量,其中信号量1初始化为无信号,信号量2初始化为有信号

线程1首先申请信号量2的信号,有信号后,线程1把资源读取到缓存后,才释放信号量1

线程2首先申请信号量1的信号,有信号后,线程2操作完这块缓存后,才释放信号量2

代码

具体代码如下:

头文件

#include <semaphore.h>

定义全局信号量

sem_t sem1;
sem_t sem2;

初始化信号量,这里信号量2申请为有信号状态

    ret = sem_init(&sem1, 0, 0);if (ret == -1) {printf("sem1_init failed \n");return -1;}ret = sem_init(&sem2, 0, 1);if (ret == -1) {printf("sem2_init failed \n");return -1;}

线程1首先申请信号量2的信号,有信号后,线程1把资源读取到缓存后,才释放信号量1

void* thread1(void *res)
{while (1) {sem_wait(&sem2);//开始写入保护的内存数据xxxxxxxxxx//结束写入保护的内存数据sem_post(&sem1);}
}

线程2首先申请信号量1的信号,有信号后,线程2操作完这块缓存后,才释放信号量2

void* thread2(void *res)
{while (1) {sem_wait(&sem1);//开始读出保护的内存数据xxxxxxxxxx//结束读出保护的内存数据sem_post(&sem2);}
}

上述基本上表述了,针对内存的保护,不知道说清楚了没有。表述应该还算明白

线程申请信号,不能一直等待,需要超时处理,我这超时设置时毫秒级别,时间比较长

具体代码如下,设置500ms超时等待

struct timespec ts;clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts);ts.tv_nsec += 500*1000*1000;sem_timedwait(&sem,&ts);

信号量的一些基本概念

信号量本质上是一个计数器(不设置全局变量是因为进程间是相互独立的,而这不一定能看到,看到也不能保证++引用计数为原子操作),用于多进程对共享数据对象的读取,它和管道有所不同,它不以传送数据为主要目的,它主要是用来保护共享资源(信号量也属于临界资源),使得资源在一个时刻只有一个进程独享。

由于信号量只能进行两种操作等待和发送信号,即P(sv)和V(sv),他们的行为是这样的:

(1)P(sv):如果sv的值大于零,就给它减1;如果它的值为零,就挂起该进程的执行

(2)V(sv):如果有其他进程因等待sv而被挂起,就让它恢复运行,如果没有进程因等待sv而挂起,就给它加1.

在信号量进行PV操作时都为原子操作(因为它需要保护临界资源)

注:原子操作:单指令的操作称为原子的,单条指令的执行是不会被打断的

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