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Linux系統(tǒng)運行多個進程或線程，為了保證系統(tǒng)資源分配和使用的順序，進程或線程之間需要進行同步和通信。這就需要利用操作系統(tǒng)提供的進程間通信（IPC）機制，其中最常用的是信號量。
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信號量是一個整數(shù)值，用于控制多個進程或線程的訪問權(quán)限。每個信號量都是由一個唯一的鍵名來標(biāo)識的，通過先請求信號量，訪問共享資源，然后釋放信號量來完成同步和互斥。
互斥是指同一時刻只能有一個進程或線程訪問共享資源。如果沒有互斥機制，則多個進程或線程可能會同時訪問共享資源，導(dǎo)致資源的不一致性和程序錯誤。為了實現(xiàn)互斥，操作系統(tǒng)提供了兩種類型的信號量：二值信號量和計數(shù)信號量。
二值信號量
二值信號量是一種只能取0或1兩個狀態(tài)的信號量，通常用于同步和互斥。當(dāng)一個進程或線程正在訪問共享資源時，它請求信號量并等待，如果信號量的值為0，代表有其他進程或線程正在訪問該資源，則該進程或線程被阻塞，等待信號量被釋放。如果信號量的值為1，則該進程或線程可以訪問共享資源，同時將該信號量的值減1，以便其他進程或線程無法訪問相同的資源。
計數(shù)信號量
計數(shù)信號量是一種可以取多個不同值的信號量，通常用于限制同時訪問某個資源的進程或線程數(shù)量。如果許多進程或線程要訪問同一個共享資源，可以定義一個計數(shù)信號量，將初始值設(shè)置為更大訪問并發(fā)數(shù)，每個進程或線程訪問該資源前請求信號量，并等待。如果信號量的值小于更大訪問并發(fā)數(shù)，則該進程或線程將被阻塞，直到其他進程或線程釋放信號量后，該進程或線程獲得信號量并訪問該共享資源。
如何實現(xiàn)信號量互斥？
信號量互斥的實現(xiàn)需要使用二值信號量。當(dāng)一個進程或線程正在訪問共享資源時，該進程或線程請求一個二值信號量，并等待。如果二值信號量已被占用，則該進程或線程被阻塞，等待信號量被釋放。如果二值信號量未被占用，則該進程或線程可以訪問共享資源，并將該信號量的值設(shè)置為0，以便其他進程或線程無法訪問相同的資源。當(dāng)該進程或線程訪問結(jié)束后，釋放該二值信號量，并將其值設(shè)置為1，以便其他進程或線程可以繼續(xù)訪問共享資源。
在Linux中，使用信號量需要包含頭文件和，并定義信號量的鍵名和初始值。在創(chuàng)建信號量后，可以使用semget()系統(tǒng)調(diào)用獲得信號量的ID，并使用semctl()系統(tǒng)調(diào)用操作信號量。例如，下面的代碼片段演示了如何創(chuàng)建一個二值信號量，并使用semop()系統(tǒng)調(diào)用對其進行P操作和V操作。
“`
#include
#include
#include
int mn(void)
{
int semid;
struct sembuf sembuf;
semid = semget(IPC_PRIVATE, 1, IPC_CREAT | 0666);
semctl(semid, 0, SETVAL, 1);
sembuf.sem_num = 0;
sembuf.sem_op = -1;
sembuf.sem_ = SEM_UNDO;
semop(semid, &sembuf, 1);
// 訪問共享資源
sembuf.sem_op = 1;
semop(semid, &sembuf, 1);
semctl(semid, 0, IPC_RMID, 0);
return 0;
}
“`
需要注意的是，上述代碼使用了IPC_PRIVATE來創(chuàng)建信號量，這意味著只能在同一個進程中使用。如果多個進程想要使用相同的信號量，則需要使用IPC鍵名來標(biāo)識該信號量。例如，可以使用以下代碼創(chuàng)建一個二值信號量，并將其鍵名設(shè)置為1234。
“`
key_t key = ftok(“/tmp/sem.key”, 1234);
semid = semget(key, 1, IPC_CREAT | 0666);
“`
Linux信號量是一種重要的進程間通信（IPC）機制，通常用于同步和互斥。信號量可以分為二值信號量和計數(shù)信號量，用于控制進程或線程的訪問權(quán)限。為了實現(xiàn)信號量互斥，需要使用二值信號量，并通過P操作和V操作來控制訪問權(quán)限。在Linux中，使用信號量需要包含頭文件和，并定義信號量的鍵名和初始值。通過semget()、semctl()和semop()三個系統(tǒng)調(diào)用可以對信號量進行創(chuàng)建、操作和銷毀。了解和掌握信號量的使用方法，能夠提高程序的安全性和可靠性，防止各種進程間資源共享帶來的問題。
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新聞名稱：Linux信號量互斥：保證程序執(zhí)行的安全性(linux信號量互斥)
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