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在swoole中，信号量主要用来保护共享资源，使得资源在一个时刻只有一个进程；信号量的值为正的时候，说明所测试的线程可以锁定而使用，信号量的值若为0，则说明测试的线程要进入睡眠队列中，等待被唤醒。
本教程操作环境：Windows10系统、Swoole4版、DELL G3电脑
信号量的使用主要是用来保护共享资源，使得资源在一个时刻只有一个进程（线程）
所拥有。信号量的值为正的时候，说明它空闲。所测试的线程可以锁定而使用它。若为0，说明它被占用，测试的线程要进入睡眠队列中，等待被唤醒。
Linux提供两种信号量：
（1） 内核信号量，由内核控制路径使用
（2） 用户态进程使用的信号量，这种信号量又分为POSIX信号量和SYSTEM
V信号量。
POSIX信号量又分为有名信号量和无名信号量。
有名信号量，其值保存在文件中, 所以它可以用于线程也可以用于进程间的同步。无名
信号量，其值保存在内存中。
内核信号量
内核信号量的构成
内核信号量类似于自旋锁，因为当锁关闭着时，它不允许内核控制路径继续进行。然而，
当内核控制路径试图获取内核信号量锁保护的忙资源时，相应的进程就被挂起。只有在资源被释放时，进程才再次变为可运行。
只有可以睡眠的函数才能获取内核信号量；中断处理程序和可延迟函数都不能使用内
核信号量。
内核信号量是struct semaphore类型的对象，它在
#include#include #include #include #include int number; // 被保护的全局变量 sem_t sem_id; void* thread_one_fun(void *arg) { sem_wait(&sem_id); printf("thread_one have the semaphore\n"); number++; printf("number = %d\n",number); sem_post(&sem_id); } void* thread_two_fun(void *arg) { sem_wait(&sem_id); printf("thread_two have the semaphore \n"); number--; printf("number = %d\n",number); sem_post(&sem_id); } int main(int argc,char *argv[]) { number = 1; pthread_t id1, id2; sem_init(&sem_id, 0, 1); pthread_create(&id1,NULL,thread_one_fun, NULL); pthread_create(&id2,NULL,thread_two_fun, NULL); pthread_join(id1,NULL); pthread_join(id2,NULL); printf("main,,,\n"); return 0; }
上面的例程，到底哪个线程先申请到信号量资源，这是随机的。如果想要某个特定的顺
序的话，可以用2个信号量来实现。例如下面的例程是线程1先执行完，然后线程2才继
续执行，直至结束。
int number; // 被保护的全局变量
sem_t sem_id1, sem_id2;
void* thread_one_fun(void *arg)
{
sem_wait(&sem_id1);
printf(“thread_one have the semaphore\n”);
number++;
printf(“number = %d\n”,number);
sem_post(&sem_id2);
}
void* thread_two_fun(void *arg)
{
sem_wait(&sem_id2);
printf(“thread_two have the semaphore \n”);
number–;
printf(“number = %d\n”,number);
sem_post(&sem_id1);
}
int main(int argc,char *argv[])
{
number = 1;
pthread_t id1, id2;
sem_init(&sem_id1, 0, 1); // 空闲的
sem_init(&sem_id2, 0, 0); // 忙的
pthread_create(&id1,NULL,thread_one_fun, NULL);
pthread_create(&id2,NULL,thread_two_fun, NULL);
pthread_join(id1,NULL);
pthread_join(id2,NULL);
printf(“main,,,\n”);
return 0;
}（b）无名信号量在相关进程间的同步
说是相关进程，是因为本程序中共有2个进程，其中一个是另外一个的子进程（由
fork
产生）的。
本来对于fork来说，子进程只继承了父进程的代码副本，mutex理应在父子进程
中是相互独立的两个变量，但由于在初始化mutex的时候，由pshared = 1指
定了mutex处于共享内存区域，所以此时mutex变成了父子进程共享的一个变
量。此时，mutex就可以用来同步相关进程了。
#include#include #include #include #include #include #include #include #include int main(int argc, char **argv) { int fd, i,count=0,nloop=10,zero=0,*ptr; sem_t mutex; //open a file and map it into memory fd = open("log.txt",O_RDWR|O_CREAT,S_IRWXU); write(fd,&zero,sizeof(int)); ptr = mmap( NULL,sizeof(int),PROT_READ | PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0 ); close(fd); /* create, initialize semaphore */ if( sem_init(&mutex,1,1) < 0) // { perror("semaphore initilization"); exit(0); } if (fork() == 0) { /* child process*/ for (i = 0; i < nloop; i++) { sem_wait(&mutex); printf("child: %d\n", (*ptr)++); sem_post(&mutex); } exit(0); } /* back to parent process */ for (i = 0; i < nloop; i++) { sem_wait(&mutex); printf("parent: %d\n", (*ptr)++); sem_post(&mutex); } exit(0); }
2．有名信号量
有名信号量的特点是把信号量的值保存在文件中。
这决定了它的用途非常广：既可以用于线程，也可以用于相关进程间，甚至是不相关
进程。
（a）有名信号量能在进程间共享的原因
由于有名信号量的值是保存在文件中的，所以对于相关进程来说，子进程是继承了父
进程的文件描述符，那么子进程所继承的文件描述符所指向的文件是和父进程一样的，当
然文件里面保存的有名信号量值就共享了。
（b）有名信号量相关函数说明
有名信号量在使用的时候，和无名信号量共享sem_wait和sem_post函数。
区别是有名信号量使用sem_open代替sem_init，另外在结束的时候要像关闭文件
一样去关闭这个有名信号量。
(1)打开一个已存在的有名信号量，或创建并初始化一个有名信号量。一个单一的调用就完
成了信号量的创建、初始化和权限的设置。
sem_t *sem_open(const char *name, int oflag, mode_t mode , int value);
name是文件的路径名；
Oflag 有O_CREAT或O_CREAT|EXCL两个取值；
mode_t控制新的信号量的访问权限；
Value指定信号量的初始化值。
注意：
这里的name不能写成/tmp/aaa.sem这样的格式，因为在linux下，sem都是创建
在/dev/shm目录下。你可以将name写成“/mysem”或“mysem”，创建出来的文件都
是“/dev/shm/sem.mysem”，千万不要写路径。也千万不要写“/tmp/mysem”之类的。
当oflag = O_CREAT时，若name指定的信号量不存在时，则会创建一个，而且后
面的mode和value参数必须有效。若name指定的信号量已存在，则直接打开该信号量，
同时忽略mode和value参数。
当oflag = O_CREAT|O_EXCL时，若name指定的信号量已存在，该函数会直接返
回error。
(2) 一旦你使用了信号量，销毁它们就变得很重要。
在做这个之前，要确定所有对这个有名信号量的引用都已经通过sem_close（）函数
关闭了，然后只需在退出或是退出处理函数中调用sem_unlink()去删除系统中的信号量，
注意如果有任何的处理器或是线程引用这个信号量，sem_unlink()函数不会起到任何的作
用。
也就是说，必须是最后一个使用该信号量的进程来执行sem_unlick才有效。因为每个
信号灯有一个引用计数器记录当前的打开次数，sem_unlink必须等待这个数为0时才能把
name所指的信号灯从文件系统中删除。也就是要等待最后一个sem_close发生。
（c）有名信号量在无相关进程间的同步
前面已经说过，有名信号量是位于共享内存区的，那么它要保护的资源也必须是位于
共享内存区，只有这样才能被无相关的进程所共享。
在下面这个例子中，服务进程和客户进程都使用shmget和shmat来获取得一块共享内
存资源。然后利用有名信号量来对这块共享内存资源进行互斥保护。
File1: server.c #include#include #include #include #include #include #include #include #define SHMSZ 27 char SEM_NAME[]= "vik"; int main() { char ch; int shmid; key_t key; char *shm,*s; sem_t *mutex; //name the shared memory segment key = 1000; //create & initialize semaphore mutex = sem_open(SEM_NAME,O_CREAT,0644,1); if(mutex == SEM_FAILED) { perror("unable to create semaphore"); sem_unlink(SEM_NAME); exit(-1); } //create the shared memory segment with this key shmid = shmget(key,SHMSZ,IPC_CREAT|0666); if(shmid<0) { perror("failure in shmget"); exit(-1); } //attach this segment to virtual memory shm = shmat(shmid,NULL,0); //start writing into memory s = shm; for(ch='A';ch<='Z';ch++) { sem_wait(mutex); *s++ = ch; sem_post(mutex); } //the below loop could be replaced by binary semaphore while(*shm != '*') { sleep(1); } sem_close(mutex); sem_unlink(SEM_NAME); shmctl(shmid, IPC_RMID, 0); exit(0); } File 2: client.c #include #include #include #include #include #include #include #include #define SHMSZ 27 char SEM_NAME[]= "vik"; int main() { char ch; int shmid; key_t key; char *shm,*s; sem_t *mutex; //name the shared memory segment key = 1000; //create & initialize existing semaphore mutex = sem_open(SEM_NAME,0,0644,0); if(mutex == SEM_FAILED) { perror("reader:unable to execute semaphore"); sem_close(mutex); exit(-1); } //create the shared memory segment with this key shmid = shmget(key,SHMSZ,0666); if(shmid<0) { perror("reader:failure in shmget"); exit(-1); } //attach this segment to virtual memory shm = shmat(shmid,NULL,0); //start reading s = shm; for(s=shm;*s!=NULL;s++) { sem_wait(mutex); putchar(*s); sem_post(mutex); } //once done signal exiting of reader:This can be replaced by another semaphore *shm = '*'; sem_close(mutex); shmctl(shmid, IPC_RMID, 0); exit(0); }
SYSTEM V信号量
这是信号量值的集合，而不是单个信号量。相关的信号量操作函数由
#include#include #include #include static int nsems; static int semflg; static int semid; int errno=0; union semun { int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; }arg; int main() { struct sembuf sops[2]; //要用到两个信号量，所以要定义两个操作数组 int rslt; unsigned short argarray[80]; arg.array = argarray; semid = semget(IPC_PRIVATE, 2, 0666); if(semid < 0 ) { printf("semget failed. errno: %d\n", errno); exit(0); } //获取0th信号量的原始值 rslt = semctl(semid, 0, GETVAL); printf("val = %d\n",rslt); //初始化0th信号量，然后再读取，检查初始化有没有成功 arg.val = 1; // 同一时间只允许一个占有者 semctl(semid, 0, SETVAL, arg); rslt = semctl(semid, 0, GETVAL); printf("val = %d\n",rslt); sops[0].sem_num = 0; sops[0].sem_op = -1; sops[0].sem_flg = 0; sops[1].sem_num = 1; sops[1].sem_op = 1; sops[1].sem_flg = 0; rslt=semop(semid, sops, 1); //申请0th信号量，尝试锁定 if (rslt < 0 ) { printf("semop failed. errno: %d\n", errno); exit(0); } //可以在这里对资源进行锁定 sops[0].sem_op = 1; semop(semid, sops, 1); //释放0th信号量 rslt = semctl(semid, 0, GETVAL); printf("val = %d\n",rslt); rslt=semctl(semid, 0, GETALL, arg); if (rslt < 0) { printf("semctl failed. errno: %d\n", errno); exit(0); } printf("val1:%d val2: %d\n",(unsigned int)argarray[0],(unsigned int)argarray[1]); if(semctl(semid, 1, IPC_RMID) == -1) { Perror(“semctl failure while clearing reason”); } return(0); }
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