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

swoole中信号量的用法是什么

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 <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
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 <semaphore.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
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 <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>
#include <semaphore.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#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);
}
<u>File 2: client.c</u>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>
#include <semaphore.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#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 <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdio.h>
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);
}