Linux: Полное руководство

Как и в случае с очередями сообщений, для семафоров в ядре Linux есть своя структура — semid_ds, которая описана в файле /usr/src/linux/include/linux/sem.h:

struct semid_ds {
 struct ipc_perm sem_perm; /* права доступа */
 time_t sem_otime; /* время последней операции */
 time_t sem_ctime; /* время последнего изменения */
 struct sem *sem_base; /* указатель на первый семафор */
struct wait_queue *eventn; /* очереди ожидания */
 struct wait_queue *eventz;
 struct sem_undo *undo; /* запросы undo в этом массиве */
 ushort sem_nsems; /* номера семафоров в массиве */
};

Обратите внимание: в структуре есть указатель на первый семафор. Тип указателя — sem. Данный тип описывает семафор:

struct sem {
 short sempid; /* pid последней операции */
 ushort semval; /* текущее значение семафора */
 ushort semncnt; /* число процессов, ожидающих
 освобожд. рес. */
 ushort semzcnt; /* число процессов, ожидающих
 освоб. всех рес. */
};

♦ sem_pid

PID процесса, который произвел последнюю операцию над семафором.

♦ sem_semval

Текущее значение семафора.

♦ sem_semncnt

Число процессов, ожидающих увеличения значения семафора, то есть освобождения ресурсов.

♦ sem_semzcnt

Число процессов, ожидающих освобождения всех ресурсов.

26.6.1. Создание множества семафоров

Для создания множества семафоров или подключения к уже существующему множеству используется системный вызов semget:

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

Первый аргумент — это ключ IPC, который, как обычно, создается системным вызовом ftok. Он сравнивается с ключами других семафоров и в зависимости от значения semflg решается, создавать новое множество или подключиться к уже существующему. Значение semflg:

♦ IPC_CREAT — создать новое множество семафоров;

♦ IPC_EXCL — при использовании с IPC_CREAT порождает ошибку, если семафор уже существует.

При создании семафора, как и при создании очереди сообщений, мы можем указать права доступа:

IPC_CREAT | 0660

Второй аргумент системного вызова semget задает требуемое количество семафоров. Оно ограничено в файле sem.h:

#define SEMMSL 32 /* <= 512 */

Данный аргумент игнорируется, если вы подключаетесь к уже существующему множеству, а не создаете новое.

Функция semget возвращает идентификатор семафора или -1 в случае ошибки. Переменная errno устанавливается следующим образом:

♦ EACCESS — у вас не хватает полномочий для выполнения операции;

♦ EEXISTS — множество существует, его нельзя создать;

♦ EIDRM — множество помечено для удаления;

♦ ENOENT — множество не существует, не было ни одной операции IPC_CREAT;

♦ ENOMEM — не хватает памяти;

♦ ENOSPC — достигнуто максимальное количество семафоров.

Функция для открытия существующего семафора может выглядеть так:

void open_sem(int *sid, key_t key) {
 if ((*sid = semget(key, 0, 0666)) == -1) {
 printf("Семафор не существует !!!!\n");
 exit(1);
 }
}

Для создания множества семафоров можно использовать следующую функцию:

void create_sem(int *sid, key_t key, int n) {
 int c=0; /* счетчик */
 union semun sems;

 if (n > SEMMSL) {
 printf("Превышен лимит. Максимальное число семафоров %d\n", SEMMSL);
 exit(1);
 }
 if ((*sid =
 semget(key, n, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666)) == -1) {
 printf("Множество уже существует\n");
 exit(1);
 }
 sems.val = SEM_RESOURCE_MAX;
 /* Инициализируем все элементы одним значением */
 semctl(*sid, c, SETALL, sems);

 /* Если нужно установить разные значения,
 нужно использовать SETVAL, например
 for (c=0; c<n; c++)
 semctl(*sid, c, SETVAL, sems);
 */
}

26.6.2. Выполнение операций над семафорами

Для выполнения операций над множеством семафоров служит системный вызов semop:

int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);

Первый аргумент — это идентификатор семафора, возвращаемый вызовом semget. Второй — это массив операций, которые нужно выполнить над семафорами. Последний аргумент — это количество операций в массиве.

Второй аргумент представляет собой массив типа sembuf:

struct sembuf {
 ushort sem_num; /* номер семафора в массиве */
 short sem_op; /* операция над семафором */
 short sem_flg; /* флаги */
};

♦ sem_num

Номер семафора, над которым нужно выполнить операцию

♦ sem_op

Выполняемая операция. Может быть отрицательным или положительным числом. Если число отрицательно, значение семафора будет уменьшено, а если положительным — увеличено. Не забывайте, освобождая ресурс, увеличивать значение семафора — за вас никто это не сделает. Если sem_op = 0, то процесс «заснет» и не «проснется» до тех пор, пока значение семафора не станет 0.