7.3.5 Семафоры POSIX

Семафоры являются счётчиками, совместно используемыми потоками или процессами ресурсов. Основными операциями с семафорами являются:

▪Ожидание, пока счётчик не станет равен нулю, а затем его атомарное уменьшение.

Для межпроцессной или межпотоковой синхронизации также могут быть использованы двоичные семафоры. В основном они используются для синхронизации доступа к общим ресурсам, таким как общая память, глобальные структуры данных, и так далее. Есть два типа семафоров POSIX:

▪Именованные семафоры: они могут быть использованы для синхронизации между несколькими несвязанными процессами.

▪Безымянные семафоры: они могут быть использованы потоками внутри процесса или для синхронизации между связанными процессами (например, родительским и дочерним процессом).

Семафоры POSIX 1003.1b в Linux реализует библиотека pthread, которая является частью пакета glibc. Glibc 2.3 с NPTL имеет полную поддержку для семафоров, в том числе именованных и используемых разными процессами для доступа к общим ресурсам семафоров. Более ранние версии glibc поддерживали только безымянные семафоры. Операции с семафорами перечислены в Таблице 7.6. Использование именованного семафора иллюстрирует Распечатка 7.11.

Таблица 7.6 Функции для работы с семафорами POSIX.1b

Метод	Описание
sem_open	Открытие/создание именованного семафора.
sem_close	Закрытие именованного семафора.
sem_unlink	Удаление именованного семафора.
sem_init	Инициализация неименованного семафора.
sem_destroy	Удаление неименованного семафора.
sem_getvalue	Получение текущего значения счётчика семафора.
sem_wait	Выполнение операции блокировки семафора.
sem_trywait	Выполнение операции попытки блокировки семафора.
sem_post	Освобождение семафора.

▪Семафорная защита работает только между взаимодействующими процессами; то есть процесс должен ждать семафор, если он не доступен, и должен освободить семафор после использования.

▪Дескриптор семафора передаётся по наследству через ветвление. Дочерним процессам нет необходимости заново открывать семафор. После использования они могут вызвать sem_close.

▪Функция sem_post является безопасной для передачи асинхронных сигналов и может быть вызвана из обработчиков сигналов.

▪Может произойти инверсия приоритета, если процесс с низким приоритетом блокирует семафор, необходимый процессу с высоким приоритетом.