Массив семафоров ipc

Семафоры представляют собой одну из форм IPC и используются для организации синхронизации взаимодействующих процессов. Рассмотрение функций для работы с семафорами мы начнем традиционно с функции создания/доступа к данному ресурсу — функции semget().

#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/sem.h>

int semget(key_t key, int nsems, int semflag);

Первый параметр функции semget() — ключ, второй — количество семафоров (длина массива семафоров), и третий параметр — флаги. Через флаги можно определить права доступа и те операции, которые должны выполняться (открытие семафора, проверка, и т.д.). Функция semget() возвращает целочисленный идентификатор созданного разделяемого ресурса, либо -1 в случае ошибки. Необходимо отметить, что если процесс подключается к существующему ресурсу, то возможно появление коллизий, связанных с неверным указанием длины массива семафоров.

Основная функция для работы с семафорами — функция semop().

#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/sem.h>

int semop(int semid, struct sembuf *semop, size_t nops);

Первый аргумент — идентификатор ресурса, второй аргумент является указателем на начало массива структур, определяющих операции, которые необходимо произвести над семафорами. Третий параметр — количество структур в указанном массиве. Каждый элемент данного массива — это структура определенного вида, предназначенная для выполнения операции над соответствующим семафором в массиве семафоров. Ниже приводится указанная структура.

struct sembuf

{

short sem_num; /* номер семафора в массиве */

short sem_op; /* код производимой операции */

short sem_flg; /* флаги операции */

}

Поле операции интерпретируется следующим образом. Пускай значение семафора с номером num равно val. Тогда порядок работы с семафором можно записать в виде следующей схемы.

Если sem_op = 0 то

если val ≠ 0 то

пока (val ≠ 0) [процесс блокирован]

[возврат из вызова]

Если sem_op ≠ 0 то

если val + sem_op < 0 то

пока (val + sem_op < 0) [процесс блокирован]

val = val + sem_op

Понимать данную последовательность действий надо так. Если код операции равен нулю, а значение данного семафора не равно нулю, то процесс будет блокирован до тех пор, пока значение семафора не обнулится. Если же и код операции нулевой, и значение семафора нулевое, то никаких блокировок не произойдет, и операция завершится. Если код операции отличен от нуля (т.е. процесс желает скорректировать значение семафора), то в этом случае делается следующая проверка. Если сумма текущего значения семафора и кода операции отрицательная, то процесс будет блокирован. Как только он разблокируется, происходит коррекция. Замети, что если указанная сумма значения семафора и кода операции неотрицательная, то коррекция происходит без блокировок.

Для управления данным типом разделяемых ресурсов используется системный вызов semctl().

#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/sem.h>

int semctl(int semid, int num, int cmd, union semun arg);

Параметрами данной функции являются, соответственно, дескриптор массива семафоров, индекс семафора в массиве, команда и управляющие параметры. Среди множества команд, которые можно выполнять с помощью данной функции, можно особо отметить две: команду удаления ресурса (IPC_RMID) и команду инициализации и модификации значения семафора (IPC_SET). Используя последнюю команду, можно использовать массив семафоров уже не как средство синхронизации, а как средство передачи информации между взаимодействующими процессами (что само по себе является, как минимум, неэффективным, поскольку семафоры создавались именно как средства синхронизации).

Данная функция возвращает значение, соответствующее выполнявшейся операции (по умолчанию 0), или -1 в случае неудачи. Ниже приводится определение типа последнего параметра.

<sys/sem.h>

union semun

{