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本博客主要内容感性认识了信号量，并且认识了IPC资源在操作系统内部是如何组织的

Linux信号量

1.互斥等四个概念

首先我们进程通信的基础就是，让进程看到一个共同的资源：公共资源。

a.互斥

任何一个时刻，只允许一个执行流进行在共享资源的访问 – 加锁

b.临界资源

我们把任何时刻，只允许一个执行流访问的共享资源称为临界资源。

c.临界区

临界资源是要通过代码访问的，那么访问临界资源的代码就被称为临界区

d.原子性

要么不做，要么做完，只有两种确定状态的属性，原子性

2.认识信号量

任何技术都是有自己的应用场景的，首先我们通过一个买电影票的场景来感性的认识信号量。

首先我们看电影之前，我们都会先买票。

那么买票的本质功能：

• 对座位资源的预定机制
• 不会因为多方出去特定的座位资源，而导致冲突

那么放映厅是顶级的VIP放映厅，只有一个座位，那么同一时刻只有一个人能进行观看，并且他在观看的时候，其他人是不能去观看的，所以这就相当于我们之前所提到的互斥。

其实信号量本质就是一个计数器：用于描述资源数量的计数器count

在操作系统内部，任何一个执行流，向访问临界资源中的一个子资源的时候，不能直接访问。要先申请信号量资源，那么我们对应的信号量(count–)，只要我们信号量成功，我就一定在未来能拿到一个子资源，叫做我们的申请临界资源成功（也有对应的申请失败，这时候进程就会阻塞挂起）。P操作

当我们的执行流进入自己的临界区，访问对应的临界资源

释放信号量资源 — 对应的信号量(count++) ---- 只要将计数器增加，就代表我们将对应的资源进行了归还。V操作

我们所有使用信号量的进程都是需要保证先看到信号量，那么信号量本质是一种共享资源，所以我们必须保证我们的count++和count--是原子的！

总结下来，就是如下一幅图：进程通过执行代码来申请信号量

• 如何让两个进程看到同一个计数器(count)?

  这个需求是不是非常类似于我们进程通信的前提要求，让不同的进程看到同一份资源。

  所以信号量被归类到了进程间通信。

• 假如信号量被设置为1呢？

  相当于这一份资源被独立使用了，也就是信号量的互斥功能。

3.相关接口的认识

3.1semget

用于获取信号量

参数：

• key：和我们当时共享内存哪里的含义是一样的，用于操作系统区分对应的信号量；
• nsems：用于表明申请信号量的个数；
• semflg：和共享内存哪里的含义相同，可以输入对应的IPC_CREAT, IPC_EXCL等；

3.2ipcs -s

用于查看当前系统中存在的信号量：我们这时候是没有的所以它没有任何显示

3.3semctl

用于删除信号量的操作

• semid:用户层面用于区分对应的信号量的的标识符；
• semnum：要删除的信号量的个数；
• cmd：要进行的操作；
• …：可变参数

对应的一些相关的结构体：

3.4semop

对对应的信号量做操作

参数：

• semid：表示我们要对哪一个信号量做操作
• *sop：是一个结构体，需要我们去显式的定义具体包含如下的成员：
  
• nsops：相当于是我们对应信号量数组的下标

4.理解IPC

4.1IPC资源是在内核中如何被组织和管理

那么首先我们操作系统内部都是进行，先描述再组织；

先描述：讲共享内存，信号量，消息队列都用结构体描述起来。

再组织：操作系统用数组将这些对象组织起来

所以在操作系统内核所有的IPC资源都是以数组的方式进行管理的。

• 那么我们是如何进行访问的：

  首先我们进入ipc_id_arr[]数组内部，这个数组中全部存储的是struct ipc_perm*,假设这里我们要访问的是shmid_ds:那么我们就先将这个指针强转成对应的类型：((struct shmid_ds*)ipc_id_arr[n])->other...

以上的过程其实就是我们的多态，我们对应的stuct ipc_perm perm就是基类，

那么对应的struct shmid_ds,struct semid_ds和struct msqid_ds就是子类。

所以操作系统内部用不同的指针指向不同的对象，指向谁就访问谁。

到这本篇博客的内容就到此结束了。
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