semop(2) - Linux 手册页

名称

semop, semtimedop - 信号量操作

概要

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>

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

int semtimedop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops,
               struct timespec *timeout);

semtimedop(): _GNU_SOURCE

描述

信号量集中的每个信号量都具有以下相关联的值

unsigned short  semval;   /* semaphore value */
unsigned short  semzcnt;  /* # waiting for zero */
unsigned short  semncnt;  /* # waiting for increase */
pid_t           sempid;   /* ID of process that did last op */

semop() 对 semid 指定的信号量集中的选定信号量执行操作。sops 指向的数组中 nsops 个元素中的每一个都指定了要在单个信号量上执行的操作。此结构的元素类型为 struct sembuf，包含以下成员

unsigned short sem_num;  /* semaphore number */
short          sem_op;   /* semaphore operation */
short          sem_flg;  /* operation flags */

sem_flg 中可识别的标志是 IPC_NOWAIT 和 SEM_UNDO。如果操作指定了 SEM_UNDO，则当进程终止时，该操作将自动撤销。

包含在 sops 中的操作集是按 数组顺序 执行的，并且是 原子 地执行，即这些操作要么作为一个完整的单元执行，要么完全不执行。如果并非所有操作都能立即执行，系统调用的行为取决于各 sem_flg 字段中是否存在 IPC_NOWAIT 标志，如下所述。

每个操作都在信号量集的第 sem_num 个信号量上执行，其中集合的第一个信号量编号为 0。操作有三种类型，由 sem_op 的值区分。

如果 sem_op 是正整数，则该操作将此值加到信号量值（semval）中。此外，如果为此操作指定了 SEM_UNDO，系统会更新此信号量的撤销计数（semadj）。此操作总是可以进行——它从不强制线程等待。调用进程必须对信号量集具有更改（alter）权限。

如果 sem_op 为零，则进程必须对信号量集具有读取权限。这是一种“等待零”操作：如果 semval 为零，则操作可以立即继续。否则，如果在 sem_flg 中指定了 IPC_NOWAIT，则 semop() 失败并将 errno 设置为 EAGAIN（且不执行 sops 中的任何操作）。否则，semzcnt（等待此信号量值变为零的线程计数）加一，并且线程进入睡眠状态，直到发生以下情况之一

• semval 变为 0，此时 semzcnt 的值减一。

• 信号量集被移除：semop() 失败，并将 errno 设置为 EIDRM。

• 调用线程捕获到信号：semzcnt 的值减一，并且 semop() 失败，并将 errno 设置为 EINTR。

• semtimedop() 调用中 timeout 指定的时间限制过期：semop() 失败，并将 errno 设置为 EAGAIN。

如果 sem_op 小于零，则进程必须对信号量集具有更改权限。如果 semval 大于或等于 sem_op 的绝对值，则操作可以立即进行：从 semval 中减去 sem_op 的绝对值，并且如果为此操作指定了 SEM_UNDO，系统会更新此信号量的撤销计数（semadj）。如果 sem_op 的绝对值大于 semval，且在 sem_flg 中指定了 IPC_NOWAIT，则 semop() 失败，并将 errno 设置为 EAGAIN（且不执行 sops 中的任何操作）。否则，semncnt（等待此信号量值增加的线程计数）加一，线程进入睡眠状态，直到发生以下情况之一

• semval 变得大于或等于 sem_op 的绝对值，此时 semncnt 的值减一，从 semval 中减去 sem_op 的绝对值，且如果为此操作指定了 SEM_UNDO，系统会更新此信号量的撤销计数（semadj）。

• 信号量集从系统中移除：semop() 失败，并将 errno 设置为 EIDRM。

• 调用线程捕获到信号：semncnt 的值减一，并且 semop() 失败，并将 errno 设置为 EINTR。

• semtimedop() 调用中 timeout 指定的时间限制过期：系统调用失败，并将 errno 设置为 EAGAIN。

成功完成后，数组 sops 指向的每个信号量的 sempid 值会被设置为调用者的进程 ID。此外，sem_otime 会被设置为当前时间。

semtimedop() 的行为与 semop() 相同，只是在调用线程需要睡眠的情况下，睡眠持续时间受限于 timeout 参数所指向的 timespec 结构体中所指定的流逝时间。（此睡眠间隔将向上取整至系统时钟粒度，由于内核调度延迟，间隔可能会超出少量时间。）如果达到指定的时间限制，semtimedop() 会失败并将 errno 设置为 EAGAIN（且不执行 sops 中的任何操作）。如果 timeout 参数为 NULL，则 semtimedop() 的行为与 semop() 完全相同。

返回值

如果成功，semop() 和 semtimedop() 返回 0；否则返回 -1，并将 errno 设置为指示错误的值。

错误

失败时，errno 被设置为以下值之一

E2BIG

参数 nsops 大于 SEMOPM（每个系统调用允许的最大操作数）。

EACCES

调用进程没有执行指定信号量操作所需的权限，且没有 CAP_IPC_OWNER 能力。

EAGAIN

操作无法立即进行，并且在 sem_flg 中指定了 IPC_NOWAIT，或者 timeout 中指定的时间限制已过期。

EFAULT

sops 或 timeout 参数中指定的地址不可访问。

EFBIG

对于某些操作，sem_num 的值小于 0 或大于等于该集合中的信号量数量。

EIDRM

信号量集已被移除。

EINTR

在此系统调用中阻塞时，线程捕获到了信号；参见 signal(7)。

EINVAL

信号量集不存在，或者 semid 小于零，或者 nsops 具有非正值。

ENOMEM

某操作的 sem_flg 指定了 SEM_UNDO，但系统没有足够的内存来分配撤销结构。

ERANGE

对于某些操作，sem_op+semval 大于 SEMVMX（实现定义的 semval 最大值）。

 struct sembuf sops[2];
 int semid;

/* Code to set semid omitted */

sops[0].sem_num = 0;        /* Operate on semaphore 0 */
 sops[0].sem_op = 0;         /* Wait for value to equal 0 */
 sops[0].sem_flg = 0;

sops[1].sem_num = 0;        /* Operate on semaphore 0 */
 sops[1].sem_op = 1;         /* Increment value by one */
 sops[1].sem_flg = 0;

if (semop(semid, sops, 2) == -1) {
     perror("semop");
     exit(EXIT_FAILURE);
 }