技術文章 » swoole中號誌的用法是什麼

swoole中號誌的用法是什麼

2022-03-14 16:00:37

在swoole中，號誌主要用來保護共用資源，使得資源在一個時刻只有一個程序；號誌的值為正的時候，說明所測試的執行緒可以鎖定而使用，號誌的值若為0，則說明測試的執行緒要進入睡眠佇列中，等待被喚醒。

本教學操作環境：Windows10系統、Swoole4版、DELL G3電腦

swoole中號誌的用法是什麼

號誌的使用主要是用來保護共用資源，使得資源在一個時刻只有一個程序（執行緒）

所擁有。號誌的值為正的時候，說明它空閒。所測試的執行緒可以鎖定而使用它。若為0，說明它被佔用，測試的執行緒要進入睡眠佇列中，等待被喚醒。

Linux提供兩種號誌：

（1） 核心號誌，由核心控制路徑使用

（2） 使用者態程序使用的號誌，這種號誌又分為POSIX號誌和SYSTEM

V號誌。

POSIX號誌又分為有名號誌和無名號誌。

有名號誌，其值儲存在檔案中, 所以它可以用於執行緒也可以用於程序間的同步。無名

號誌，其值儲存在記憶體中。

核心號誌

核心號誌的構成

核心號誌類似於自旋鎖，因為當鎖關閉著時，它不允許核心控制路徑繼續進行。然而，

當核心控制路徑試圖獲取核心號誌鎖保護的忙資源時，相應的程序就被掛起。只有在資源被釋放時，程序才再次變為可執行。

只有可以睡眠的函數才能獲取核心號誌；中斷處理程式和可延遲函數都不能使用內

核號誌。

核心號誌是struct semaphore型別的物件，它在

#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int number; // 被保護的全域性變數
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，到底哪個執行緒先申請到號誌資源，這是隨機的。如果想要某個特定的順

序的話，可以用2個號誌來實現。例如下面的例程是執行緒1先執行完，然後執行緒2才繼

續執行，直至結束。

int number; // 被保護的全域性變數
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); // 空閒的
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）無名號誌在相關程序間的同步

說是相關程序，是因為本程式中共有2個程序，其中一個是另外一個的子程序（由

fork

產生）的。

本來對於fork來說，子程序只繼承了父程序的程式碼副本，mutex理應在父子程序

中是相互獨立的兩個變數，但由於在初始化mutex的時候，由pshared = 1指

定了mutex處於共用記憶體區域，所以此時mutex變成了父子程序共用的一個變

量。此時，mutex就可以用來同步相關程序了。

#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．有名號誌

有名號誌的特點是把號誌的值儲存在檔案中。

這決定了它的用途非常廣：既可以用於執行緒，也可以用於相關程序間，甚至是不相關

程序。

（a）有名號誌能在程序間共用的原因

由於有名號誌的值是儲存在檔案中的，所以對於相關程序來說，子程序是繼承了父

程序的檔案描述符，那麼子程序所繼承的檔案描述符所指向的檔案是和父程序一樣的，當

然檔案裡面儲存的有名號誌值就共用了。

（b）有名號誌相關函數說明

有名號誌在使用的時候，和無名號誌共用sem_wait和sem_post函數。

區別是有名號誌使用sem_open代替sem_init，另外在結束的時候要像關閉檔案

一樣去關閉這個有名號誌。

(1)開啟一個已存在的有名號誌，或建立並初始化一個有名號誌。一個單一的呼叫就完

成了號誌的建立、初始化和許可權的設定。

sem_t *sem_open(const char *name, int oflag, mode_t mode , int value);

name是檔案的路徑名；

Oflag 有O_CREAT或O_CREAT|EXCL兩個取值；

mode_t控制新的號誌的存取許可權；

Value指定號誌的初始化值。

注意：

這裡的name不能寫成/tmp/aaa.sem這樣的格式，因為在linux下，sem都是建立

在/dev/shm目錄下。你可以將name寫成「/mysem」或「mysem」，建立出來的檔案都

是「/dev/shm/sem.mysem」，千萬不要寫路徑。也千萬不要寫「/tmp/mysem」之類的。

當oflag = O_CREAT時，若name指定的號誌不存在時，則會建立一個，而且後

面的mode和value引數必須有效。若name指定的號誌已存在，則直接開啟該號誌，

同時忽略mode和value引數。

當oflag = O_CREAT|O_EXCL時，若name指定的號誌已存在，該函數會直接返

回error。

(2) 一旦你使用了號誌，銷燬它們就變得很重要。

在做這個之前，要確定所有對這個有名號誌的參照都已經通過sem_close（）函數

關閉了，然後只需在退出或是退出處理常式中呼叫sem_unlink()去刪除系統中的號誌，

注意如果有任何的處理器或是執行緒參照這個號誌，sem_unlink()函數不會起到任何的作

用。

也就是說，必須是最後一個使用該號誌的程序來執行sem_unlick才有效。因為每個

訊號燈有一個參照計數器記錄當前的開啟次數，sem_unlink必須等待這個數為0時才能把

name所指的訊號燈從檔案系統中刪除。也就是要等待最後一個sem_close發生。

（c）有名號誌在無相關程序間的同步

前面已經說過，有名號誌是位於共用記憶體區的，那麼它要保護的資源也必須是位於

共用記憶體區，只有這樣才能被無相關的程序所共用。

在下面這個例子中，服務程序和客戶程序都使用shmget和shmat來獲取得一塊共用內

存資源。然後利用有名號誌來對這塊共用記憶體資源進行互斥保護。

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號誌

這是號誌值的集合，而不是單個號誌。相關的號誌操作函數由

#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]; //要用到兩個號誌，所以要定義兩個運算元組
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);
}
//獲取0th號誌的原始值
rslt = semctl(semid, 0, GETVAL);
printf("val = %d\n",rslt);
//初始化0th號誌，然後再讀取，檢查初始化有沒有成功
arg.val = 1; // 同一時間只允許一個佔有者
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); //申請0th號誌，嘗試鎖定
if (rslt < 0 )
{
printf("semop failed. errno: %d\n", errno);
exit(0);
}
//可以在這裡對資源進行鎖定
sops[0].sem_op = 1;
semop(semid, sops, 1); //釋放0th號誌
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);
}

推薦學習：

以上就是swoole中號誌的用法是什麼的詳細內容，更多請關注TW511.COM其它相關文章！