很全面的资料：Linux之信号量

转行之Linux资料大放送。都是本人以前进行嵌入式项目开发时，总结并整理得来的资料，个人认为很全面，已经尽量用通俗的语言把各个知识点简单化，这也是资源分高达10分的原因之一，另外就是因为转行做java，需要从csdn下载资料，本人的资源分捉襟见肘。 希望大家喜欢，若存在不对的地方或遗漏，请告知本人，大家一起勘误修订。 转载时请注明本人ID 【全面了解Linux信号量】 信号量是操作系统中用于多任务环境下资源管理的一种机制，尤其在Linux系统中，信号量在进程和线程同步中扮演着关键角色。它们主要用于保护共享资源，确保在某一时刻只有一个进程或线程能够访问特定的资源，避免因并发访问引发的错误或数据不一致。 **一、信号量的基本概念** 信号量的核心思想是通过一个计数器来控制对共享资源的访问。当计数器为正时，表示资源是可用的，进程可以获取并使用资源；如果计数器为0，则表明资源已被占用，尝试访问的进程会被挂起，进入等待队列，直到有其他进程释放资源，被挂起的进程才会被唤醒。 **二、信号量的分类** 在Linux中，信号量主要分为两大类： 1. **内核信号量**：由内核控制，当进程试图访问被内核信号量保护的资源时，如果资源不可用，进程会被挂起。内核信号量适用于内核级别的同步。 2. **用户态信号量**：分为POSIX信号量和SYSTEM V信号量。其中，POSIX信号量又分为有名信号量（可在进程间共享，值存储在文件中）和无名信号量（值存储在内存中，仅限于线程间共享）。 **三、内核信号量** 1. **结构**：内核信号量由原子计数器`count`、等待进程计数`sleepers`以及等待队列头`wait`组成。`count`表示资源的状态，`sleepers`记录是否有进程在等待，`wait`保存等待队列的链接。 2. **初始化**：使用`sema_init`、`init_MUTEX`和`init_MUTEX_LOCKED`进行初始化，分别设置信号量的初始值。 3. **操作**：`down`用于获取资源，可能导致进程睡眠；`down_interruptible`允许被信号中断；`down_trylock`是非阻塞操作，无法获取资源则立即返回；`up`用于释放资源。 **四、内核信号量示例** 在驱动程序中，使用内核信号量可以防止并发访问导致的问题，如上面的`globalvar_write`函数所示，先通过`down_interruptible`获取信号量，然后进行数据复制，最后用`up`释放信号量，确保了全局变量`global_var`的访问安全。 **五、POSIX信号量与SYSTEM V信号量的比较** 1. **数值表示**：POSIX信号量是单个整数，而SYSTEM V信号量是多个信号量的集合，包含在结构体中。 2. **头文件**：POSIX信号量使用`<semaphore.h>`，SYSTEM V信号量使用`<sys/sem.h>`。 3. **使用难度**：SYSTEM V信号量的使用相对复杂，而POSIX信号量更加简洁，如创建和操作都更为直观。 **六、POSIX信号量详解** 1. **无名信号量**：无需创建文件，直接在内存中创建，使用`sem_init`初始化，`sem_post`和`sem_wait`进行PV操作。 2. **有名信号量**：使用`sem_open`创建，`sem_close`和`sem_unlink`分别用于关闭和删除，`sem_wait`和`sem_post`进行同步操作。 理解并熟练掌握信号量，对于编写高效的多线程或多进程程序至关重要。无论是内核信号量还是用户态信号量，它们都提供了有效的方法来管理和保护共享资源，避免了并发环境下的数据竞争问题。在实际编程中，应根据具体需求选择合适的信号量类型，并合理使用相关操作函数，确保系统的稳定性和正确性。