Linux信号量

信号量是包含一个非负整数型的变量，并且带有两个原子 *** 作wait和signal。Wait还可以被称为down、P或lock，signal还可以被称为up、V、unlock或post。在UNIX的API中（POSIX标准）用的是wait和post。

对于wait *** 作，如果信号量的非负整形变量S大于0，wait就将其减1，如果S等于0，wait就将调用线程阻塞；对于post *** 作，如果有线程在信号量上阻塞（此时S等于0），post就会解除对某个等待线程的阻塞，使其从wait中返回，如果没有线程阻塞在信号量上，post就将S加1.

由此可见，S可以被理解为一种资源的数量，信号量即是通过控制这种资源的分配来实现互斥和同步的。如果把S设为1，那么信号量即可使多线程并发运行。另外，信号量不仅允许使用者申请和释放资源，而且还允许使用者创造资源，这就赋予了信号量实现同步的功能。可见信号量的功能要比互斥量丰富许多。

POSIX信号量是一个sem_t类型的变量，但POSIX有两种信号量的实现机制： 无名信号量 和 命名信号量 。无名信号量只可以在共享内存的情况下，比如实现进程中各个线程之间的互斥和同步，因此无名信号量也被称作基于内存的信号量；命名信号量通常用于不共享内存的情况下，比如进程间通信。

同时，在创建信号量时，根据信号量取值的不同，POSIX信号量还可以分为：

下面是POSIX信号量函数接口：

信号量的函数都以sem_开头，线程中使用的基本信号函数有4个，他们都声明在头文件semaphore.h中，该头文件定义了用于信号量 *** 作的sem_t类型：

【sem_init函数】：

该函数用于创建信号量，原型如下：

该函数初始化由sem指向的信号对象，设置它的共享选项，并给它一个初始的整数值。pshared控制信号量的类型，如果其值为0，就表示信号量是当前进程的局部信号量，否则信号量就可以在多个进程间共享，value为sem的初始值。

该函数调用成功返回0，失败返回-1。

【sem_destroy函数】：

该函数用于对用完的信号量进行清理，其原型如下：

成功返回0，失败返回-1。

【sem_wait函数】：

该函数用于以原子 *** 作的方式将信号量的值减1。原子 *** 作就是，如果两个线程企图同时给一个信号量加1或减1，它们之间不会互相干扰。其原型如下：

sem指向的对象是sem_init调用初始化的信号量。调用成功返回0，失败返回-1。

sem_trywait()则是sem_wait()的非阻塞版本，当条件不满足时（信号量为0时），该函数直接返回EAGAIN错误而不会阻塞等待。

sem_timedwait()功能与sem_wait()类似，只是在指定的abs_timeout时间内等待，超过时间则直接返回ETIMEDOUT错误。

【sem_post函数】：

该函数用于以原子 *** 作的方式将信号量的值加1，其原型如下：

与sem_wait一样，sem指向的对象是由sem_init调用初始化的信号量。调用成功时返回0，失败返回-1。

【sem_getvalue函数】：

该函数返回当前信号量的值，通过restrict输出参数返回。如果当前信号量已经上锁（即同步对象不可用），那么返回值为0，或为负数，其绝对值就是等待该信号量解锁的线程数。

【实例1】：

【实例2】：

之所以称为命名信号量，是因为它有一个名字、一个用户ID、一个组ID和权限。这些是提供给不共享内存的那些进程使用命名信号量的接口。命名信号量的名字是一个遵守路径名构造规则的字符串。

【sem_open函数】：

该函数用于创建或打开一个命名信号量，其原型如下：

参数name是一个标识信号量的字符串。参数oflag用来确定是创建信号量还是连接已有的信号量。

oflag的参数可以为0，O_CREAT或O_EXCL：如果为0，表示打开一个已存在的信号量；如果为O_CREAT，表示如果信号量不存在就创建一个信号量，如果存在则打开被返回，此时mode和value都需要指定；如果为O_CREAT|O_EXCL，表示如果信号量存在则返回错误。

mode参数用于创建信号量时指定信号量的权限位，和open函数一样，包括：S_IRUSR、S_IWUSR、S_IRGRP、S_IWGRP、S_IROTH、S_IWOTH。

value表示创建信号量时，信号量的初始值。

【sem_close函数】：

该函数用于关闭命名信号量：

单个程序可以用sem_close函数关闭命名信号量，但是这样做并不能将信号量从系统中删除，因为命名信号量在单个程序执行之外是具有持久性的。当进程调用_exit、exit、exec或从main返回时，进程打开的命名信号量同样会被关闭。

【sem_unlink函数】：

sem_unlink函数用于在所有进程关闭了命名信号量之后，将信号量从系统中删除：

【信号量 *** 作函数】：

与无名信号量一样， *** 作信号量的函数如下:

命名信号量是随内核持续的。当命名信号量创建后，即使当前没有进程打开某个信号量，它的值依然保持，直到内核重新自举或调用sem_unlink()删除该信号量。

无名信号量的持续性要根据信号量在内存中的位置确定：

很多时候信号量、互斥量和条件变量都可以在某种应用中使用，那这三者的差异有哪些呢？下面列出了这三者之间的差异：

和用于分配、释放共享内存的 shmget 和 shmctl 类似，系统调用 semget 和 semctl 负责分配、释放信号量。调用 semget 函数并传递如下参数：一个用于标识信号量组的键值，该组中包含的信号量数量和与 shmget 所需的相同的权限位标识。该函数返回的是信号量组的标识符。您可以通过指定正确的键值来获取一个已经存在的信号量的标识符；这种情况下，传递的信号量组的容量可以为0。

信号量会一直保存在系统中，甚至所有使用它们的进程都退出后也不会自动被销毁。最后一个使用信号量的进程必须明确地删除所使用的信号量组，来确保系统中不会有太多闲置的信号量组，从而导致无法创建新的信号量组。可以通过调用semctl来删除信号量组。调用时的四个参数分别为信号量组的标识符， *** 作的信号量在组中的编号、常量IPC_RMID 和一个 union semun 类型的任意值（被忽略）。调用进程的有效用户 id 必须与分配这个信号量组的用户 id 相同（或者调用进程为 root 权限亦可）。与共享内存不同，删除一个信号量组会导致 Linux 立即释放资源。

代码 5.2 展示了用于分配和释放一个二元信号量的函数。

代码 5.2 （sem_all_deall.c）分配和释放二元信号量

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/sem.h>

#include <sys/types.h>/* 我们必须自己定义 semun 联合类型。 */

union semun { int valstruct semid_ds *bufunsigned short int *arraystruct seminfo *__buf}

/* 获取一个二元信号量的标识符。如果需要则创建这个信号量 */

int binary_semaphore_allocation (key_t key, int sem_flags)

{

return semget (key, 1, sem_flags)

} /* 释放二元信号量。所有用户必须已经结束使用这个信号量。如果失败，返回 -1 */

int binary_semaphore_deallocate (int semid)

{

union semun ignored_argumentreturn semctl (semid, 1, IPC_RMID, ignored_argument)

}

第一步：先执行sync命令

#sync

sync命令用于强制被改变的内容立刻写入磁盘，更新超块信息，以防止释放，sync命令则可用来强制将内存缓冲区中的数据立即写入磁盘中。

第二步：清理linux内存缓存

#echo 3 >/proc/sys/vm/drop_caches

一般系统是不会自动释放内存的

关键的配置文件/proc/sys/vm/drop_caches。这个文件中记录了缓存释放的参数，默认值为0，也就是不释放缓存。他的值可以为0~3之间的任意数字，代表着不同的含义：

0 – 不释放

1 – 释放页缓存

2 – 释放dentries和inodes

3 – 释放所有缓存

此指令输入立即生效，意在释放所有缓存。

第三步：关闭swap,再开启swap

(如果只是清理swap，第二部可以不用进行 *** 作,因为 *** 作了第二步关闭swap时会使用更长的时间)

#swapoff -a  这一步因为是后台 在一点一点的释放，如果配置的swap超大，这里就等待得超久一些

#swapon -a  再开启

linux什么时候开始使用虚拟内存（swap)

A.[root@wenwen ~]# cat /proc/sys/vm/swappiness

60

上面这个60代表物理内存在使用60%的时候才会使用swap

swappiness=0的时候表示最大限度使用物理内存，然后才是 swap空间，

swappiness＝100的时候表示积极的使用swap分区，并且把内存上的数据及时的搬运到swap空间里面。

通常情况下：

swap分区设置建议是内存的两倍 （内存小于等于4G时），如果内存大于4G，swap只要比内存大就行。另外尽量的将swappiness调低，这样系统的性能会更好。

B.修改swappiness参数

临时性修改：

[root@wenwen ~]# sysctl vm.swappiness=10

vm.swappiness = 10

[root@wenwen ~]# cat /proc/sys/vm/swappiness               

10

永久性修改：

[root@wenwen ~]# vim /etc/sysctl.conf

加入参数：

vm.swappiness = 35

然后在直接：

[root@wenwen ~]# sysctl -p

查看是否生效：

cat /proc/sys/vm/swappiness

35

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