Уильям Стивенс - UNIX: взаимодействие процессов
40-44 Мы проверяем начальное значение, указанное вызвавшим процессом, поскольку семафоры System V обычно хранятся как беззнаковые короткие целые (unsigned short, структура sem в разделе 11.1) с максимальным значением 32767 (раздел 11.7), тогда как семафоры Posix обычно хранятся как целые с максимально возможным размером (раздел 10.13). Константа SEMVMX определяется некоторыми реализациями как максимальное значение семафора System V, а если она не определена, то мы определяем ее равной 32 767 в листинге 10.36.
52-53 Если семафор уже существует и вызвавший процесс не указал флаг O_EXCL, ошибка не возвращается. В этом случае программа переходит к открытию (не созданию) существующего семафора.
В листинге 10.38 приведен текст второй половины функции sem_open.
Листинг 10.38. Функция sem_open: вторая половина//my_pxsem_svsem/sem_open.c
55 /*
56 * (O_CREAT не указан) или
57 * (O_CREAT без O_EXCL и семафор уже существует).
58 * Нужно открыть семафор и проверить, что он уже проинициализирован.
59 */
60 if ((key = ftok(pathname, 0)) == (key_t) –1)
61 goto err;
62 if ((semid = semget(key, 0, semflag)) == –1)
63 goto err;
64 arg.buf = &seminfo;
65 for (i = 0; i < MAX_TRIES; i++) {
66 if (semctl(semid, 0, IPC_STAT, arg) == –1)
67 goto err;
68 if (arg.buf->sem_otime != 0)
69 goto finish;
70 sleep(1);
71 }
72 errno = ETIMEDOUT;
73 err:
74 save_errno = errno; /* не даем вызову semctl() изменить значение errno */
75 if (semid != –1)
76 semctl(semid, 0, IPC_RMID);
77 errno = save_errno;
78 return(SEM_FAILED);
79 finish:
80 if ((sem = malloc(sizeof(mysem_t))) == NULL)
81 goto err;
82 sem->sem_semid = semid;
83 sem->sem_magic = SEM_MAGIC;
84 return(sem);
85 }
Открытие существующего семафора55-63 Если семафор уже создан (флаг O_CREAT не указан или указан, но без O_EXCL, а семафор существует), мы открываем семафор System V с помощью semget. Обратите внимание, что в вызове sem_open указывать аргумент mode не нужно, если не указан флаг O_CREAT, но вызов semget требует указания режима доступа, даже если открывается существующий семафор. Ранее в тексте функции мы присваивали значение по умолчанию (константу SVSEM_MODE из нашего заголовочного файла unpipc.h) переменной, которую теперь передаем semget, если не указан флаг O_CREAT.
Ожидание инициализации семафора64-72 Проверяем, что семафор уже инициализирован, вызывая semctl с командой IPC_STAT и сравнивая значение поля sem_otime возвращаемой структуры с нулем.
Возврат кода ошибки73-78 Когда возникает ошибка, мы аккуратно вызываем все последующие функции, чтобы не изменить значение errno.
Выделение памяти под sem_t79-84 Мы выделяем память под структуру sem_t и помещаем в нее идентификатор семафора System V. Функция возвращает указатель на эту структуру.
Функция sem_close
В листинге 10.39 приведен текст функции sem_close, которая вызывает free для освобождения динамически выделенной под структуру sem_t памяти.
Листинг 10.39. Функция sem_close//my_pxsem_svsem/sem_close.с
1 #include "unpipc.h"
2 #include "semaphore.h"
3 int
4 mysem_close(mysem_t *sem)
5 {
6 if (sem->sem_magic != SEM_MAGIC) {
7 errno = EINVAL;
8 return(-1);
9 }
10 sem->sem_magic = 0; /* на всякий случай */
11 free(sem);
12 return(0);
13 }
Функция sem_unlink
Функция sem_unlink, текст которой приведен в листинге 10.40, удаляет вспомогательный файл и семафор System V, связанные с указанным ей семафором Posix.
Листинг 10.40. Функция sem_unlink//my_pxsem_svsem/sem_unlink.с
1 #include "unpipc.h"
2 #include "semaphore.h"
3 int
4 mysem_unlink(const char *pathname)
5 {
6 int semid;
7 key_t key;
8 if ((key = ftok(pathname, 0)) == (key_t) –1)
9 return(-1);
10 if (unlink(pathname) == –1)
11 return(-1);
12 if ((semid = semget(key, 1, SVSEM_MODE)) == –1)
13 return(-1);
14 if (semctl(semid, 0, IPC_RMID) == –1)
15 return(-1);
16 return(0);
17 }
Получение ключа System V по полному имени8-16 Функция ftok преобразует полное имя файла в ключ System V IPC. После этого вспомогательный файл удаляется вызовом unlink (именно в этом месте кода, на тот случай, если одна из последующих функций вернет ошибку). Затем мы открываем семафор System V вызовом semget и удаляем его с помощью команды IPC_RMID для semctl.
Функция sem_post
В листинге 10.41 приведен текст функции sem_post, которая увеличивает значение семафора.
11-16 Мы вызываем semop с операцией, увеличивающей значение семафора на 1.
Листинг 10.41. Функция sem_post//my_pxsem_svsem/sem_post.с
1 #include "unpipc.h"
2 #include "semaphore.h"
3 int
4 mysem_post(mysem_t *sem)
5 {
6 struct sembuf op;
7 if (sem->sem_magic != SEM_MAGIC) {
8 errno * EINVAL;
9 return(-1);
10 }
11 op.sem_num = 0;
12 op.sem_op = 1;
13 op.sem_flg = 0;
14 if (semop(sem->sem_semid, &op, 1) < 0)
15 return(-1);
16 return(0);
17 }
Функция sem_wait
Следующая функция приведена в листинге 10.42; она называется sem_wait и ожидает изменения значения семафора с нулевого на ненулевое, после чего уменьшает значение семафора на 1.
11-16 Мы вызываем semop с операцией, уменьшающей значение семафора на 1.
Листинг 10.42. Функция sem_wait//my_pxsem_svsem/sem_wait.c
1 #include "unpipc.h"
2 #include "semaphore.h"
3 int
4 mysem_wait(mysem_t *sem)
5 {
6 struct sembuf op;
7 if (sem->sem_magic != SEM_MAGIC) {
8 errno = EINVAL;
9 return(-1);
10 }
11 op.sem_num = 0;
12 op.sem_op = –1;
13 op.sem_flg = 0;
14 if (semop(sem->sem_semid, &op, 1) < 0)
15 return(-1);
16 return(0);
17 }
Функция sem_trywait
В листинге 10.43 приведен текст нашей функции sem_trywait, которая представляет собой неблокируемую версию sem_wait.
13 Единственное отличие от функции sem_wait из листинга 10.42 заключается в том, что флагу sem_flg присваивается значение IPC_NOWAIT. Если операция не может быть завершена без блокирования вызвавшего потока, функция semop возвращает ошибку EAGAIN, а это именно тот код, который должен быть возвращен sem_trywait, если операция не может быть завершена без блокирования потока.
Листинг 10.43. Функция sem_trywait//my_pxsem_svsem/sem_trywait.c
1 #include "unpipc.h"
2 #include "semaphore.h"
3 int
4 mysem_trywait(mysem_t *sem)
5 {
6 struct sembuf op;
7 if (sem->sem_magic != SEM_MAGIC) {
8 errno = EINVAL;
9 return(-1);
10 }
11 op.sem_num = 0;
12 op.sem_op = –1;
13 op.sem_flg = IPC_NOWAIT;
14 if (semop(sem->sem_semid, &op, 1) < 0)
15 return(-1);
16 return(0);
17 }
Функция sem_getvalue
Последняя функция приведена в листинге 10.44. Это функция sem_getvalue, возвращающая текущее значение семафора.
11-14 Текущее значение семафора получается отправкой команды GETVAL функции semctl.
Листинг 10.44. Функция sem_getvalue//my_pxsem_svsem/sem_getvalue.с
1 #include "unpipc.h"
2 #include "semaphore.h"
3 int
4 mysem_getvalue(mysem_t *sem, int *pvalue)
5 {
6 int val;
7 if (sem->sem_magic != SEM_MAGIC) {
8 errno = EINVAL;
9 return(-1);
10 }
11 if ((val = semctl(sem->sem_semid, 0, GETVAL)) < 0)
12 return(-1);
13 *pvalue = val;
14 return(0);
15 }
10.17. Резюме
Семафоры Posix представляют собой семафоры-счетчики, для которых определены три основные операции:
1. Создание семафора.
2. Ожидание изменения значения семафора на ненулевое и последующее уменьшение значения.
3. Увеличение значения семафора на 1 и возобновление выполнения всех процессов, ожидающих его изменения.
Семафоры Posix могут быть именованными или неименованными (размещаемыми в памяти). Именованные семафоры всегда могут использоваться отдельными процессами, тогда как размещаемые в памяти должны для этого изначально планироваться как разделяемые между процессами. Эти типы семафоров также отличаются друг от друга по живучести: именованные семафоры обладают по меньшей мере живучестью ядра, тогда как размещаемые в памяти обладают живучестью процесса.
