system v訊號量又被稱為system v訊號量集。它的本質就是一個計數器，用來為多個程序共享的資料結構提供受控訪問。

訊號量支援的操作有：

使用最廣泛的訊號量為二元訊號量，它控制單個資源，對於這種訊號量而言，它只有兩種合法值： 0 和 1 ，對應一個可用的資源。若當前有資源可用，則與之對應的二值訊號量的值為 1 ；若資源已被佔用，則與之對應的二值訊號量的值為 0 。當程序申請資源時，如果當前訊號量的值為 0 ，那麼程序會陷入阻塞，直到有其他程序釋放資源，將訊號量的值加 1 才能被喚醒。

核心為每個訊號量集維護者一個semid_ds結構，該結構定義了此訊號量的許可權、指標、最近修改時間和佇列中訊號量佇列資訊：/usr /src/kernels/2.6.32-431.el6.i686/include/Linux/sem.h

——sem_perm許可權；

——sem_otime最近semop時間；

——sem_ctime最近修改時間；

——sem_base佇列第一個訊號量；

——sem_pending阻塞訊號量；

——sem_pending_last最後一個阻塞訊號量；

——undo表示undo佇列；

——sem_nsems表示訊號量個數；

每一個訊號量還有一個結構：

——semval表示訊號量值；

——sempid表示最近一個操作的程序號pid；

當然訊號量仍然存在系統限制：

——SEMMNI系統容許的訊號量集的上限；

——SEMMSL 單個訊號量集中訊號量的上限；

——SEMMNS 系統容許的訊號量的上限

——SEMOPM 單次 semop 呼叫能夠操作的訊號量的最大值；

——SEMVMX 訊號量值的上限；

訊號量集函式

semget

功能：用來建立或開啟一個訊號量集；

原型：int semget(key_t key, int nsems, int semflg);

引數：key表示訊號集的名字，一般由ftok函式產生；

         nsems表示訊號集中訊號量的個數；

         semflg用來標識訊號量集合的許可權，和建立檔案類似，由九個許可權標誌為構成如0644，他還可以和以下引數一起使用：

——IPC_CREAT表示如果key不存在就建立；

——IPC_EXCL表示如果key存在就返回失敗；

——IPC_NOWAIT表示如果需要等待，則直接返回錯誤；

返回值：成功

semctl

功能：用來控制訊號量集；

原型：int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);

引數：semid由semget返回的訊號量標識；

          semnum訊號集中訊號量的序號；

          cmd表示將要採取的操作；

          最後一個引數根據命令不同而不同，他是一個型別為senum的聯合（下文會有介紹）；

cmd可採取的操作有：IPC_RMID、IPC_SET、IPC_STAT和IPC_INFO,定義在：/usr/include/linux/ipc.h中

IPC_RMID、IPC_SET、IPC_STAT和IPC_INFO這四個引數都是system v的通用引數；

——IPC_RMID表示刪除訊號集

——IPC_STAT表示獲取ipc_perm的引數

——IPC_INFO表示獲取系統資訊

——IPC_SET表示設定ipc_prem的引數，對於這個引數，semctl有單獨的規定引數：

——GETPID獲取訊號量擁有者的pid的值；

——GETVAL獲取訊號量的值；

——GETALL獲取所有訊號量的值；

——GETNCNT獲取等待訊號量的值遞增的程序數；

——GETZCNT獲取等待訊號量的值遞減的程序數；

——SETVAL設定訊號量的值；

——SETALL設定所有訊號的值；

第四個引數的senum的聯合體定義如下：

接下來介紹幾個常用的操作：

|cmd操作為GETVAL

semctl第二個引數為訊號量編號，若執行成功，semctl返回當前訊號量的值，失敗返回-1；

|cmd操作為SETVAL

semctl第二個引數為訊號量編號，第四個引數為要設定的val

返回值：成功返回0；失敗返回-1；

semop

功能：修改集合中一個或多個訊號量值；

原型：int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);

引數：semid訊號領=量標識碼；

          sops是一個sembuf型別的指標；

          nsops標識訊號量個數；

sembuf結構體定義如下：

——sem_num標識訊號量編號；

——sem_op訊號量一次pv操作時加減的數值，一般會用到兩個值：

-1，p操作，等待訊號量變得可用

 +1，v操作，發出的訊號量變得可用

——sem_flg操作標識，有以下值： IPC_NOWAIT和SEM_UNDO

       IPC_NOWAIT對某一訊號量操作，即使其中一個操作失敗，也不會導致修改其他訊號量的值；

SEM_UNDO當程序退出後，該程序對sem進行的操作將被撤銷；

返回值：成功返回0；失敗返回-1；

測試案例一：哲學家就餐問題

問題描述：

(由Dijkstra首先提出並解決)5個哲學家圍繞一張圓桌而坐，桌子上放著5支筷子，每兩個哲學家之間放一支；哲學家的動作包括思考和進餐，進餐時需要同時拿起他左邊和右邊的兩支筷子，思考時則同時將兩支筷子放回原處。如何保證哲學家們的動作有序進行？如：不出現相鄰者同時要求進餐；不出現有人永遠拿不到筷子；

解決思路：五隻筷子相當於資源，保證每次會有兩位哲學家先進餐，進餐完後在換其他哲學家，能夠保證五位哲學家都能進餐

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/sem.h>
#include<string.h>

int semid;

union semun{
	int value;
};
//獲得資源
void get_sour(int num)
{
	struct sembuf sb[2]={
		{num,-1,0},
		{(num+1)%5,-1,0}
	};
	semop(semid,sb,2);
}

//釋放資源
void free_sour(int num)
{
	struct sembuf sb[2]={
		{num,1,0},
		{(num+1)%5,1,0}
	};
	semop(semid,sb,2);

}

void phil(int num)
{
	while(1){
		printf("%d is thinking...\n",num);
		sleep(rand()%5);
		get_sour(num);
		printf("%d start eating...\n",num);
		sleep(rand()%3);
		printf("%d end eating...\n",num);
		free_sour(num);
	}
}

int main()
{
	srand(getpid());
	semid=semget(1234,5,IPC_CREAT|0600);//建立訊號量
	if(semid == -1){
		perror("semget");
		exit(1);
	}
	union semun s;
	s.value=1;
	//五個訊號量分別設初值
	int i=0;
	for(i=0;i<5;i++){
		semctl(semid,i,SETVAL,s);
	}
	//建立五個程序——一個父程序+4個子程序
	int num=0;//為每個程序編號,父程序初始化編號為0
	for(i=1;i<5;i++){
		pid_t pid=fork();
		if(pid == 0){
			num=i;
			break;
		}
	}


	phil(num);
}

執行結果：

本文主要介紹了system v訊號量的一些基本概念，目的是能夠對訊號量有一個基本的初步認識，文中如有不當之處，歡迎大家指正。