进程间通信信号量

封面图 • 2023-11-03 • 嵌入式

进程间通信信号量

在操作系统中，进程间通信（Inter-Process Communication, IPC）是指在不同进程之间进行数据交换和通信的机制。信号量是一种用于进程间同步和互斥的 IPC 机制之一。

信号量概述：
信号量是一种记录进程间共享资源数量的数据结构。它通常用于解决多个进程对共享资源的争夺问题，确保它们能够有序、安全地访问共享资源。

信号量的基本操作包括：

创建（Create）： 创建一个新的信号量，并指定初始值。
```
P（Wait）： 当一个进程要访问共享资源时，它执行 P 操作。如果信号量的值大于零，就将其减一并继续执行；如果值为零，进程被阻塞。
V（Signal）： 当一个进程访问共享资源完毕时，它执行 V 操作。这会将信号量的值加一，唤醒一个等待的进程。
```
信号量的应用：
信号量常常用于解决临界区的互斥问题，以及对有限资源的访问控制。例如，在生产者-消费者问题中，可以使用信号量来控制缓冲区的访问。

下面是一个简单的使用 Python 的 multiprocessing 模块中的 Semaphore 类来实现进程间通信的示例：

python
```
from multiprocessing import Process, Semaphore
import time

def worker(sem, name):
    sem.acquire()
    print(f"{name} acquired the semaphore.")
    time.sleep(2)
    sem.release()
    print(f"{name} released the semaphore.")

if __name__ == "__main__":
    # 创建一个信号量，初始值为2
    semaphore = Semaphore(2)

# 创建两个进程
    p1 = Process(target=worker, args=(semaphore, "Process 1"))
    p2 = Process(target=worker, args=(semaphore, "Process 2"))

# 启动进程
    p1.start()
    p2.start()

# 等待两个进程结束
    p1.join()
    p2.join()
```
在这个示例中，两个进程尝试同时执行 sem.acquire() 操作，但由于初始信号量值为2，所以它们都能成功执行。然后，它们分别睡眠2秒钟，最后执行 sem.release() 操作释放信号量。这样，同一时刻最多有两个进程能够获得信号量，其他进程会在调用 acquire 时被阻塞。