System V 信号量在内核中维护，其中包括二值信号量 、计数信号量、计数信号量集。
二值信号量 ： 其值只有0、1 两种选择，0表示资源被锁，1表示资源可用；计数信号量：其值在0 和某个限定值之间，不限定资源数只在0 1 之间；计数信号量集 ：多个信号量的集合组成信号量集内核维护的信号量集结构信息如下：定义在头文件<sys/sem.h>struct semid_ds { struct ipc_perm sem_perm; struct sem *sem_base; ushort sem_nsems; time_t sem_otime; time_t sem_ctime;}; 其中ipc_perm 结构是内核给每个进程间通信对象维护的一个信息结构，其成员包含所有者用户id，所有者组id、创建者及其组id，以及访问模式等；semid_ds结构体中的sem结构是内核用于维护某个给定信号量的一组值的内部结构，其结构定义：
struct sem { int semval; /* current value */ int sempid; /* pid of last operation */ struct list_head sem_pending; /* pending single-sop operations */ }; 其中senval变量代表当前信号量的值，sempid 为最后一个成功操作该信号量的进程id，该结构体在内核以双向链表进行 维护
semid_ds结构体中的sem_nsems成员代表该信号量标示符的信号量个数主要函数介绍：创建一个信号量或访问一个已经存在的信号量集。
int semget(key_t key, int nsems, int semflg);该函数执行成功返回信号量标示符，失败返回-1参数key是通过调用ftok函数得到的键值，nsems代表创建信号量的个数，如果只是访问而不创建则可以指定该参数为0，我们一旦创建了该信号量，就不能更改其信号量个数，只要你不删除该信号量，你就是重新调用该函数创建该键值的信号量，该函数只是返回以前创建的值，不会重新创建；semflg 指定该信号量的读写权限，当创建信号量时不许加IPC_CREAT ，若指定IPC_CREAT |IPC_EXCL则创建是存在该信号量，创建失败。通过semget函数创建一个信号量集程序如下：(semsemget.c)
1 #include2 #include 3 #include 4 #include 5 #include 6 #define SEM_R 0400 //用户（属主）读 7 #define SEM_A 0200 //用户（属主）写 8 #define SVSEM_MODE (SEM_R | SEM_A | SEM_R>>3 | SEM_R>>6) 9 10 int main(int argc,char *argv[])11 {12 int c,oflag,semid,nsems;13 oflag = SVSEM_MODE | IPC_CREAT; //设置创建模式14 //根据命令行参数e判断是否制定了IPC_EXCL模式15 while((c = getopt(argc,argv,"e"))!= -1) 16 {17 switch(c)18 {19 case 'e':20 oflag |= IPC_EXCL;21 break;22 }23 }24 //判断命令行参数是否合法25 if (optind != argc -2)26 {27 printf("usage: semcreate [-e] ");28 exit(0);29 }30 //获取信号量集合中的信号量个数31 nsems = atoi(argv[optind+1]);32 //创建信号量，通过ftok函数创建一个key，返回信号量 标识符33 semid = semget(ftok(argv[optind],0),nsems,oflag);34 exit(0);35 }
打开一个信号量集后，对其中一个或多个信号量的操作。
int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);该函数执行成功返回0，失败返回-1；第一个参数semid 为信号量标示符；nops为第二个参数的操作数组的个数，第二个参数sops为一个结构体数组指针，结构体定义在sys/sem.h中，结构体如下struct sembuf { unsigned short sem_num; /* semaphore index in array */ short sem_op; /* semaphore operation */ short sem_flg; /* operation flags */}; sem_num 操作信号的下标，其值可以为0 到nops
sem_flg为该信号操作的标志：其值可以为0、IPC_NOWAIT 、 SEM_UNDO 0 在对信号量的操作不能执行的情况下，该操作阻塞到可以执行为止； IPC_NOWAIT 在对信号量的操作不能执行的情况下，该操作立即返回； SEM_UNDO当操作的进程推出后，该进程对sem进行的操作将被取消；sem_op取值 >0 则信号量加上它的值，等价于进程释放信号量控制的资源sem_op取值 =0若没有设置IPC_NOWAIT， 那么调用进程将进入睡眠状态，直到信号量的值为0，否则进程直接返回sem_op取值 <0则信号量加上它的值，等价于进程申请信号量控制的资源，若进程设置IPC_NOWAIT则进程再没有可用资源情况下，进程阻塞，否则直接返回。采用setmop函数对一个信号量执行操作程序如下：(semop.c)
1 #include2 #include 3 #include 4 #include 5 #include 6 7 int main(int argc,char *argv[]) 8 { 9 int c,i,flag,semid,nops;10 struct sembuf *ptr;11 flag = 0;12 //根据命令行参数设置操作模式13 while( ( c = getopt(argc,argv,"nu")) != -1)14 {15 switch(c)16 {17 case 'n':18 flag |= IPC_NOWAIT; //非阻塞19 break;20 case 'u':21 flag |= SEM_UNDO; //不可恢复22 break;23 }24 }25 if(argc - optind < 2)26 {27 printf("usage: semops [-n] [-u] operation...");28 exit(0);29 } 30 //打开一个已经存在的信号量集合31 if((semid = semget(ftok(argv[optind],0),0,0)) == -1)32 {33 perror("semget() error");34 exit(-1);35 }36 optind++; //指向当前第一个信号量的位置37 nops = argc - optind; //信号量个数38 ptr = calloc(nops,sizeof(struct sembuf));39 for(i=0;i
对信号量执行各种控制操作。
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);该函数执行成功返回非负值，失败返回-1参数semid为信号集的标识符，参数 semnum标识一个特定信号，该参数仅用于 SETVAL、GETVAL、GETPID命令cmd控制类型，...说明函数参数是可选的，通过该共用体变量semun选择操作参数，各字段如下：union semun { int val; /* value for SETVAL */ struct semid_ds __user *buf; /* buffer for IPC_STAT & IPC_SET */ unsigned short __user *array; /* array for GETALL & SETALL */ struct seminfo __user *__buf; /* buffer for IPC_INFO */ void __user *__pad; }; IPC_STAT读取一个信号量集的数据结构semid_ds，并将其存储在semun中的buf参数中。
IPC_SET设置信号量集的数据结构semid_ds中的元素ipc_perm，其值取自semun中的buf参数。 IPC_RMID将信号量集从系统中删除 GETALL用于读取信号量集中的所有信号量的值，存于semnu的array中 SETALL 设置所指定的信号量集的每个成员semval的值 GETPID返回最后一个执行semop操作的进程的PID。 LSETVAL把的val数据成员设置为当前资源数 GETVAL把semval中的当前值作为函数的返回，即现有的资源数，返回值为非负数。调用semctl函数设置信号量的值程序如下（semsetvalues.c)：
1 #include2 #include 3 #include 4 #include 5 #include 6 7 //定义信号量操作共用体结构 8 union semun 9 {10 int val;11 struct semid_ds *buf;12 unsigned short *array;13 };14 15 int main(int argc,char *argv[])16 {17 int semid,nsems,i;18 struct semid_ds seminfo;19 unsigned short *ptr;20 union semun arg;21 if(argc < 2)22 {23 printf("usage: semsetvalues [values ...]");24 exit(0);25 }26 //打开已经存在的信号量集合27 semid = semget(ftok(argv[1],0),0,0);28 arg.buf = &seminfo;29 //获取信号量集的相关信息30 semctl(semid,0,IPC_STAT,arg);31 nsems = arg.buf->sem_nsems; //信号量的个数32 if(argc != nsems + 2 )33 {34 printf("%s semaphores in set,%d values specified",nsems,argc-2);35 exit(0);36 }37 //分配信号量38 ptr = calloc(nsems,sizeof(unsigned short));39 arg.array = ptr;40 //初始化信号量的值41 for(i=0;i
调用semctl获取信号量的值，程序如下(semgetvalues.c)：
1 #include2 #include 3 #include 4 #include 5 #include 6 7 union semun 8 { 9 int val;10 struct semid_ds *buf;11 unsigned short *array;12 };13 14 int main(int argc,char *argv[])15 {16 int semid,nsems,i;17 struct semid_ds seminfo;18 unsigned short *ptr;19 union semun arg;20 if(argc != 2)21 {22 printf("usage: semgetvalues ");23 exit(0);24 }25 //打开已经存在的信号量26 semid = semget(ftok(argv[1],0),0,0);27 arg.buf = &seminfo;28 //获取信号量集的属性，返回semid_ds结构29 semctl(semid,0,IPC_STAT,arg);30 nsems = arg.buf->sem_nsems; //信号量的数目31 ptr = calloc(nsems,sizeof(unsigned short));32 arg.array = ptr;33 //获取信号量的值34 semctl(semid,0,GETALL,arg);35 for(i=0;i
System V 信号量是具有内核的持续性，可以结合上面介绍的三个函数和程序进行简单的测试。测试结果如下所示：
演示SEM_UNDO属性，测试结果如下：
