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信號量是一種常用的進程間通信（IPC）機制，用于協(xié)調資源的訪問和共享。在Linux內核中，信號量實現是基于其整體的進程同步機制而構建的。是本文的重點。
一、信號量的概念和用途
信號量是一種計數器，用于管理多個進程對同一個資源的訪問。當一個進程需要訪問某個資源時，它首先必須獲得信號量的鎖定，以確保其它進程不能訪問該資源。當該進程用完資源后，它釋放信號量的鎖定，以供其它進程訪問。因此，信號量實現了一個進程對資源的獨占訪問。
在Linux內核中，信號量被廣泛用于不同的場合。例如，它可用于管理進程的執(zhí)行順序、避免死鎖等。在實際應用中，Linux內核提供了多種不同的信號量實現方法，以適應不同的場景和需求。
二、Linux內核信號量的創(chuàng)建和初始化
Linux內核創(chuàng)建信號量的過程包括兩個步驟：創(chuàng)建信號量數據結構和初始化信號量對象。下面將分別介紹這兩個步驟的具體實現方法。
1. 創(chuàng)建信號量數據結構
在Linux內核中，信號量數據結構是由一個結構體來表示的：struct semaphore。它的定義如下：
“`c
struct semaphore {
raw_spinlock_t lock; /* 信號量保護鎖 */
int count; /* 信號量的初始值 */
struct list_head wt_list; /* 等待該信號量的進程隊列 */
};
“`
其中，raw_spinlock_t是一個自旋鎖類型，保證了對信號量的所有操作的原子性；count是信號量的初始值，表示該資源的可用數量；wt_list是一個進程隊列，用于記錄當前等待該信號量的進程列表。
創(chuàng)建信號量數據結構的過程比較簡單，只需要在內核的堆空間中分配一塊連續(xù)的內存，并將其初始化為一個空的struct semaphore對象即可，例如：
“`c
struct semaphore * init_semaphore()
{
struct semaphore * sem = kmalloc(sizeof(struct semaphore), GFP_KERNEL);
sem->count = 1;
INIT_LIST_HEAD(&sem->wt_list);
raw_spin_lock_init(&sem->lock);
return sem;
}
“`
2. 初始化信號量對象
創(chuàng)建好信號量數據結構之后，就需要用它來初始化信號量對象了。在Linux內核中，初始化信號量對象的方法有兩種：sema_init()和init_MUTEX()。
其中，sema_init()是一個通用的信號量初始化函數，它的定義如下：
“`c
void sema_init(struct semaphore *sem, int val);
“`
其中，sem是一個指向struct semaphore結構體的指針，val是其初始值。
而init_MUTEX()則是一種特殊的初始化方法，它僅用于初始化一個二值信號量（即count只能是0或1的信號量）。它的定義如下：
“`c
void init_MUTEX(struct semaphore *sem);
“`
在使用這兩種信號量初始化方法時，僅需簡單地調用其中之一即可實現信號量對象的初始化。例如：
“`c
struct semaphore * sem = init_semaphore();
sema_init(sem, 2);
“`
這樣就可以創(chuàng)建一個初始值為2的信號量對象了。
三、Linux內核信號量的鎖定和釋放
Linux內核提供了多種鎖定和釋放信號量對象的方法，以滿足不同場合的需求。下面將簡要介紹其中一些常用的方法。
1. down()和up()
down()用于鎖定信號量對象，它的定義如下：
“`c
int down_interruptible(struct semaphore *sem);
“`
其中，sem是所要鎖定的信號量對象。如果該信號量對象的count大于0，即為可用狀態(tài)，那么鎖定該信號量對象，將count減一，并返回0；否則，該進程將被掛起，直到count再次變?yōu)榭捎脿顟B(tài)。
而up()用于釋放信號量對象，它的定義如下：
“`c
void up(struct semaphore *sem);
“`
其中，sem是所要釋放的信號量對象。當該信號量對象被釋放時，其count自動加一。需要注意的是，當釋放一個信號量對象時，必須確保對它的鎖定狀態(tài)，否則可能會出現線程安全問題。
2. down_trylock()
down_trylock()是down()的一種快速試鎖方法，它首先嘗試獲取信號量對象的鎖定，如果獲取成功，則返回0；否則返回-EAGN。它的定義如下：
“`c
int down_trylock(struct semaphore *sem);
“`
該方法通常用于不需要等待的場合，例如在中斷處理程序中移除等待信號量的進程。
3. down_interruptible()
down_interruptible()與down()類似，用于等待信號量對象的count變?yōu)榭捎脿顟B(tài)。但是，與down()不同的是，down_interruptible()可以被外部信號中斷。如果在等待期間，該進程收到了外部信號，則該方法會立即返回-EINTR錯誤值。它的定義如下：
“`c
int down_interruptible(struct semaphore *sem);
“`
該方法通常用于需要響應外部信號的場合。
四、Linux內核信號量的常見應用
Linux內核提供了多種應用場景中常用的信號量實現方法，例如：
1. 用于臨界區(qū)保護
當多個進程需要對同一臨界區(qū)進行訪問時，可以使用信號量來實現對它的獨占訪問。在進程進入臨界區(qū)時，通過down()方法鎖定信號量；在進程退出臨界區(qū)時，通過up()方法釋放信號量，以保證在任何時候只有一個進程能夠訪問該臨界區(qū)。
2. 用于進程間通信
進程間通信（IPC）是操作系統(tǒng)中的重要機制之一。在該機制中，信號量可用于管理資源共享和互斥訪問。例如，在共享內存區(qū)域的訪問中，多個進程可能需要同時訪問同一個區(qū)域。這時，就可以使用信號量來協(xié)調進程的訪問，以保證進程訪問的順序和互斥性。
3. 用于避免死鎖
死鎖是多進程并發(fā)處理中的常見問題之一。在多進程中，如果進程相互等待，那么就可能出現死鎖。信號量可以用于避免死鎖問題。例如，在兩個互相等待的進程之間引入一個唯一的信號量，每個進程只有在該信號量鎖定時才能使用其它資源。
五、
是本文的重點。在Linux內核中，通過信號量實現進程間通信和資源共享成為可能。通過信號量，可以有效保證多進程的同步和互斥，有效提高處理效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性。需要注意的是，在使用信號量時，必須正確理解其實現原理和方法，以充分發(fā)揮其作用。
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sem_t是linux下的信號量
頭文件：
#include
初始化判乎
int sem_init (sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
激活：
int sem_post(sem_t *sem);
等待：
int sem_wait(sem_t * sem);
int sem_trywait(sem_t *sem);
int sem_timedwait(sem_t *sem, const struct timespec *abs_timeout);
釋放念沖畢仔芹：
int sem_destroy (sem_t *sem);
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