Linux系统程序设计教程（第2版） 电子教案25-进程间通信-信号量

教案第25次课2学时课题进程间通信-信号量教学目的与要求理解信号量的概念和使用方法重点难点重点：信号量的概念和使用方法难点：信号量的概念和使用方法教学进程安排一、复习旧课，引入新课（10分钟）提问：进程间通信方式有哪些提问：操作系统课程信号量在直接/间接制约关系时的使用方法？引入Linux下信号量的使用方式。二、实施本次课教学内容（知识点明确、突出重/难点、案例和课堂实践环节的设计等）板书：第10章进程间通信总体概述三种进程间通信（20分钟）1、对于信号量、消息队列、共享内存来说有两套系统调用板书：Linux进程间通信方式：信号管道：未命名/命名信号量：POSIX有名和无名/SystemV共享内存：POSIX/SystemV消息队列：POSIX/SystemVsocket2、SystemVIPC在本机中通信，不能跨网络生存期与内核相同，系统重启则消失生存期内，任何进程可使用整型标识符访问。没有i节点和路径名，所以不能像文件/目录一样访问可使用ipcs显示状态、ipcrm删除对象。访问权限：读、写，没有执行系统调用Xget、Xctl（X：sem-信号量，shm-共享内存，msg-消息队列）semop，shmat、shmdt，msgsnd、msgrcv3、POSIXIPC与SystemV区别（1）名字：SystemV可将路径名使用ftok函数生成关键字，Xget的参数为关键方式来打开对象返回整型标识符。POSIX直接使用名字，返回整型标识符（2）生存期内，POSIX使用sem_init创建的信号量仅能在进程内的线程间通信。（3）没有显示POSIXIPC状态的命令工具。（4）目前版本linux对POSIXIPC支持不是特别完善。信号量理论知识讲解（20分钟）4、信号量概念进程间有间接和直接的制约关系，用进程互斥与同步机制来协调两种制约关系。信号量就是一种同步机制，1965年Dijkstra首次提出。5、信号量分类（1）POSIX有名信号量：任何进程知道名字即可使用无名信号量：只能直接使用信号量相关信息对应的实际内存，而不是使用参数等方式传递的副本。（2）SystemV6、信号量意义不论具体实现时把信号量定义成什么类型的，都可以把它理解为一个计数器，代表可供并发进程使用的资源实体个数。某进程使用一个资源就将信号量减1，释放一个资源就将信号量加1。（1）首先确定资源实体个数（即信号量的值）（2）若某进程要使用一个资源，要申请先将信号量值减一

如果值>=0，则进程就可以使用一个资源，

如果值<0，则进程就要排队等待。（3）若某进程用完一个资源，要释放先将信号量值加一，

如果值<=0，则一定有进程在等待，唤醒第一个等

待进程再释放，

如果值>0，则直接释放。7、SystemV信号量POSIX信号量只针对一个信号量操作，SystemV信号量可以对一个信号量集合操作。基本步骤通过路径名设置信号量集合的关键字ftok建立信号量集合并得到标识符semget设置信号量集合semctl对信号量集合中任意个信号量操作（加减1）semop删除信号量集合操作使用semctl完成。8、信号量案例演示讲解，并让学生运行（30分钟）课程小结（10分钟）信号量是一种进程/线程同步机制SystemV信号量基本过程创建信号量并设置初值对信号量操作申请资源-1释放资源+1删除信号量课后学习任务布置课后任务；1将教材上关于本节课的例子自己在虚拟机中运行，观察结果。理