淺析Unix信號(hào)量知識(shí)
在Unix信號(hào)量機(jī)制實(shí)現(xiàn)之前,通常采用加鎖文件的方法。信號(hào)量(Semaphore)，有時(shí)被稱為信號(hào)燈，是在多線程環(huán)境下使用的一種設(shè)施，是可以用來(lái)保證兩個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵代碼段不被并發(fā)調(diào)用。在進(jìn)入一個(gè)關(guān)鍵代碼段之前，線程必須獲取一個(gè)信號(hào)量；一旦該關(guān)鍵代碼段完成了，那么該線程必須釋放信號(hào)量。
其它想進(jìn)入該關(guān)鍵代碼段的線程必須等待直到***個(gè)線程釋放信號(hào)量。為了完成這個(gè)過(guò)程，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)信號(hào)量VI，然后將Acquire Semaphore VI以及Release Semaphore VI分別放置在每個(gè)關(guān)鍵代碼段的首末端。確認(rèn)這些信號(hào)量VI引用的是初始創(chuàng)建的信號(hào)量。
系統(tǒng)調(diào)用semop用來(lái)對(duì)Unix信號(hào)量集合中的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)量進(jìn)行操作,操作命令由用戶提供的操作結(jié)構(gòu)數(shù)組來(lái)定義,該結(jié)構(gòu)如下:
- struct sembuf{
- short sem_num; /*信號(hào)量在集合中的下標(biāo)*/
- short sem_op; /*操作值*/
- short sem_flg; /*操作標(biāo)志*/
- };
系統(tǒng)從用戶地址空間讀Unix信號(hào)量操作結(jié)構(gòu)數(shù)組,并核實(shí)信號(hào)量下標(biāo)的合法性及進(jìn)程是否具備讀或修改信號(hào)量所必需的權(quán)限。若權(quán)限不夠則調(diào)用失敗;若進(jìn)程必須睡眠,則它將已操作過(guò)的信號(hào)量恢復(fù)為該系統(tǒng)調(diào)用開(kāi)始時(shí)的值,然后它就睡眠,直到它等待的事件發(fā)生時(shí)再重新執(zhí)行該系統(tǒng)調(diào)用。
由于系統(tǒng)將操作數(shù)組保存在一個(gè)全局?jǐn)?shù)組中,因此若它必須重新執(zhí)行該調(diào)用的話,它必須重新從用戶空間讀該數(shù)組。這樣,操作按原語(yǔ)方式執(zhí)行--或一次做完或根本不做。
系統(tǒng)根據(jù)操作值來(lái)改變信號(hào)量的值:
①若操作值為正,系統(tǒng)就增加信號(hào)量的值并喚醒所有等待信號(hào)量增值的進(jìn)程;
②若操作值是0,系統(tǒng)就檢查信號(hào)量的值:如果為0,就繼續(xù)數(shù)組中的其它操作;否則把等待信號(hào)量的值為0的睡眠進(jìn)程數(shù)加1,然后睡眠;
③若操作值為負(fù)且其絕對(duì)值不超過(guò)信號(hào)量的值,系統(tǒng)就把操作值(一個(gè)負(fù)數(shù))加到信號(hào)量值上,如果結(jié)果為0則系統(tǒng)就喚醒所有等待信號(hào)量的值為0的睡眠進(jìn)程;
④若信號(hào)量的值小于操作值的絕對(duì)值,系統(tǒng)就讓進(jìn)程睡眠在"等待信號(hào)量增值"這一事件上。
當(dāng)進(jìn)程在Unix信號(hào)量操作過(guò)程中睡眠時(shí),它睡眠在可中斷級(jí)上,因此當(dāng)它接收到軟中斷信號(hào)時(shí)就被喚醒了。用戶可在操作標(biāo)志中設(shè)置IPC_NOWAIT標(biāo)志以防止進(jìn)程睡眠。
如果進(jìn)程執(zhí)行了一個(gè)信號(hào)量操作,鎖住了某些資源,卻沒(méi)有恢復(fù)信號(hào)量的值就退出了(如收到kill信號(hào)),那么就可能出現(xiàn)危險(xiǎn)情況。為了避免這類問(wèn)題,用戶可在操作標(biāo)志中設(shè)置SEM_UNDO標(biāo)志。當(dāng)進(jìn)程退出時(shí),系統(tǒng)便撤除該進(jìn)程做過(guò)的每個(gè)信號(hào)量操作的影響。
值得指出的是,當(dāng)你使用兩個(gè)或多個(gè)Unix信號(hào)量時(shí),死鎖總是可能的,系統(tǒng)并不能檢查多個(gè)信號(hào)量間的死鎖。
本文所用算法及調(diào)用格式均已在SCOUNIX3.2、SCOOpenSever3.X及5.X上運(yùn)行通過(guò)。
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