linux下实现进程同步

傷城~ 2022-02-13 03:27 200阅读 0赞

网上的大部分教程讲的都是线程同步，却很少有关于进程同步的博客，但其实线程同步与进程同步还是有些许差别的，故写此博客加以说明．

# 知识点 #

## 1.linux semaphore ##

头文件`#include <semaphore.h>`  
编译注意事项：注意关联pthread, 即在编译命令之后加上`-lthread`  
主要使用了linux的信号量及相应函数．

*  int sem\_init(sem\_t \*sem, int pshared, unsigned int value);//初始化信号量  
    主要注意第二个与第三个参数，**pshared指明信号量是否进程共享，如果pshared为０,则只能在同一个进程中使用，如果不等于０，则能在进程之间共享，但需要使用共享内存的方式共享信号量（详情见下图官方文档说明）**；**value指明能够同时运行的线程或者进程数量，wait会使其减1, post会使其加１**  
    ![在这里插入图片描述][201904261742240.png]
 *  int sem\_wait(sem\_t \*sem);//如果没有信号，则进程或者线程阻塞，相当于p操作
 *  int sem\_post(sem\_t \*sem);//释放信号量，相当v操作
 *  int sem\_destroy(sem\_t \*sem);//销毁信号量

## 2.共享内存 ##

在实现线程同步时并不需要共享内存，因为只要信号量是一个全局变量，线程之间就能够共享该信号量，但进程与线程有所不同．在创建父子进程时，**子进程会将父进程中的变量拷贝一份**，所以父子进程在使用同一变量时互不影响，因为子进程只是使用变量的副本．为了实现进程同步，只能使用**共享内存**的方式共享信号量．

# 实现 #

实现进程同步，则需要保证一个进程必须在另一个进程之前运行，如果只使用一个信号量，无法保证两个进程的执行顺序，所以考虑使用两个信号量．大致思路如下（保证进程Ａ先运行）：

sem_t sem1, sem2;
    	  /*共享内存*/
    	 /*IPC_CREAT表示在key标识的共享内存不存在时，创建共享内存*/
    	int shmid１ = shmget((key_t)111, sizeof(sem_t), 0666 | IPC_CREAT);
    	/*调用成功时返回一个指向共享内存第一个字节的指针*/
        void *shm1 = shmat(shmid1, 0, 0);
        sem1 = (sem_t *)shm1;
        
        int shmid2 = shmget((key_t)111, sizeof(sem_t), 0666 | IPC_CREAT);
        void *shm2 = shmat(shmid2, 0, 0);
        sem2 = (sem_t *)shm2;
        
        sem_init(&(sem1), 1, 1); 
        sem_init(&(sem2), 1, 0);
        ....
    Process A:
    	sem_wait(&(sem1)); //等待
    	....
    	sem_post(&sem2);//释放
    
    Process B:
    　　sem_wait(&(sem２)); //等待
    	....
    	sem_post(&sem１);//释放

# 代码 #

#include <unistd.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/ipc.h>
    #include <sys/shm.h>
    #include <stdio.h>
    #include <semaphore.h>
    
    #define N 100
    
    struct shareData
    { 
        sem_t sem1;
        sem_t sem2; //２个信号量实现同步操作,需要link　pthread
        int arr[N];
    };
    int main()
    { 
        int pid;
    
        /*IPC_CREAT表示在key标识的共享内存不存在时，创建共享内存*/
        int shmid = shmget((key_t)1234, sizeof(struct shareData), 0666 | IPC_CREAT);
        /*调用成功时返回一个指向共享内存第一个字节的指针*/
        void *shm = shmat(shmid, 0, 0);
        struct shareData *shareData = (struct shareData *)shm;
        /*初始化信号量，第一个１表示信号量可以在进程之间共享，第二个１表示只能同时执行一个进程*/
        sem_init(&(shareData->sem1), 1, 1); 
        sem_init(&(shareData->sem2), 1, 0);
        //创建进程
        pid = fork();
        if (pid > 0)
        { 
            sem_wait(&(shareData->sem1)); //等待
            for (int i = 0; i < N; i++)
            { 
                shareData->arr[i] = i + 1; //父进程写入数据
                printf("Parent Input:%d\n", shareData->arr[i]);
            }
            sem_post(&(shareData->sem2)); //释放
        }
        else if (pid == 0)
        { 
            sem_wait(&(shareData->sem2));
            for (int i = 0; i < N; i++)
            { 
                printf("Output:%d\n", shareData->arr[i]); //子进程读出数据
            }
            sem_post(&(shareData->sem1));
        }
        else if (pid < 0)
        { 
            return -1;
        }
        sem_destroy(&(shareData->sem1));
        sem_destroy(&(shareData->sem2)); //删除信号量
        shmctl(shmid, IPC_RMID, 0);      //删除共享内存
        return 0;
    }

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