POSIX относится к переносимому интерфейсу ОС, который является стандартом IEEE, разработанным для обеспечения переносимости различных приложений. POSIX - это попытка создать общую стандартизированную версию UNIX посредством сотрудничества поставщиков. Если бы они были эффективными, это упростило бы перенос приложений между аппаратными платформами. Hewlett-Packard интегрирует POSIX в свою лицензионную ОС MPE / iX версии 5.0 и HP / UXX версии 10.0 соответственно (свою UNIX).
Стандарт POSIX состоит из более чем десяти частей, однако две из них легко получить. POSIX.1 описывает программные интерфейсы C (т. Е. Библиотеку системных вызовов) для файлов, процедур и терминалов ввода-вывода. Библиотека пакетов C POSIX для платформ POSIX представляет собой основу стандартной библиотеки C. Это установлено одновременно со стандартом ANSI C. Чтобы сделать POSIX совместимым со стандартом C, было предпринято несколько попыток. POSIX предоставляет дополнительные функции по сравнению с теми, которые реализованы в стандарте C.
Семафоры POSIX
Семафор - это структура данных, часто используемая для синхронизации процессов и поддержки потоков без их взаимодействия друг с другом для совместной работы. Интерфейс для семафоров определяется стандартом POSIX. Это не часть Pthreads. Однако большинство UNIX, поддерживающих потоки Pthread, даже предоставляют семафоры. В Unix-подобных фреймворках, таких как Linux, семафоры объединяются с очередями сообщений и общей памятью под службами межпроцессного взаимодействия (IPC). Семафоры V старой структуры и современные семафоры POSIX становятся семафорами двух типов. Вызов семафоров POSIX намного проще, чем вызовы семафоров System V. Хотя семафоры System V получить легче, особенно на более ранних Unix-подобных платформах. Необходимо подключить программы, использующие семафоры POSIX, к библиотеке Pthread. В этой статье мы рассмотрим семафоры POSIX.
Почему семафоры POSIX?
В отношении потоков существует большая проблема - состояние гонки. Это обстоятельства, при которых два потока стремятся получить и изменить одну и ту же информацию, что приводит к ее противоречию. Чтобы избежать состояния гонки, мы очень давно используем семафоры.
Семафоры бывают двух видов:
Двоичный семафор :
Это также распознается как блокировка мьютекса. У него будет только два возможных значения: 0 и 1. Значение будет инициализировано как 1. Оно используется для принудительного выполнения множества процессов для решения серьезной проблемы раздела.
Подсчет семафоров :
Его размер может варьироваться в неограниченном домене. Он используется для управления доступом к ресурсам с множеством экземпляров.
Фреймворк Linux POSIX имеет интегрированный репозиторий семафоров. Чтобы использовать его, мы должны:
- Добавить semaphore.h
- Накопите код, подключившись с помощью -lpthread -lrt.
Практически все методы и формы семафоров POSIX прототипированы или указаны в «Semaphore.h». Мы будем использовать семафор для описания сущности или объекта как:
>>sem_t sem_name;Вот различные функции, которые мы могли бы использовать в POSIX Semaphore.
Sem_init
Чтобы инициализировать семафор, вы должны использовать метод sem_init. В этой функции sem соответствует инициализированному объекту семафора. Pshared - это баннер или флаг, который указывает, может ли семафор использоваться совместно с процедурой forked () или нет. Общие семафоры в настоящее время не привязаны к LinuxThreads. Значение аргумента - это начальное значение, на котором фиксируется семафор.
>> intsem_init(sem_t*сем, intподелился, беззнаковый intценить);Sem_wait
Мы будем использовать метод sem-wait, чтобы удерживать / блокировать семафор или заставлять его ждать. Если семафор имеет отрицательное значение, цикл вызова будет автоматически заблокирован. Каждый раз, когда какой-либо другой поток вызывает sem_post, пробуждается один из уже забитых процессов.
>> intsem_wait(sem_t*сем);Sem_post
Мы будем использовать метод sem_post для увеличения значения семафора. После вызова sem_post увеличивает значение, и один из уже забитых или ожидающих процессов пробуждается.
>> intsem_post(sem_t*сем);Sem_getvalue
Если вы хотите узнать значение семафора, вы должны использовать приведенную ниже функцию sem_getvalue. Он получит текущее значение семафора и будет помещен в пункт назначения, указывающий на valp.
>>Int sem_getvalue(sem_t*сем, int *щенок);Sem_destroy
Вы должны использовать метод sem_destroy, если хотите уничтожить семафор. Если прекращение семафора должно продолжаться, ни один поток не будет ожидать в семафоре.
>>Int sem_destroy(sem_t*сем);Установите утилиту GCC
Чтобы скомпилировать код POSIX Semaphore C, в вашей системе Linux должна быть установлена утилита gcc. Для этого откройте командный терминал и попробуйте следующую команду.
$судо apt-get install gcc 
Подтвердите свое действие, нажав А ТАКЖЕ .
Реализация семафора POSIX с программированием на C в Ubuntu
В самом начале вам нужно создать новый файл с расширением .cpp в системе Ubuntu 20.04. Для этого вам нужно перейти к своему домашнему каталогу и создать новый пустой файл с именем new.cpp. Вы также можете создать его с помощью сенсорной команды в командном терминале.
Вы можете видеть, что файл new.cpp был создан в домашнем каталоге.
После создания файла .cpp откройте его как текстовый редактор в вашей системе Linux и напишите приведенный ниже код в этом файле как есть. После этого сохраните и закройте.
Выполните программу POSIX Semaphore C в Ubuntu 20.04
Откройте свой терминал в Ubuntu 20.04 и выполните приведенную ниже команду gcc с указанием имени файла.
$gccfilename.c –lpthread –lrt 
Образуется 2 нити, одна образуется через 2 секунды, другая. После получения болта самая первая резьба засыпается на 4 секунды. Таким образом, после того, как он был вызван, второй поток не сможет присоединиться напрямую, и это появится через 4-2 = 2 секунды после его вызова. Вот результат:
Если бы мы не использовали семафор, в соответствии с переключением контекста, результат мог бы быть таким, как мы наблюдаем:
Заключение
В этом руководстве был дан подробный обзор использования POSIXSemaphore с программированием на C в Ubuntu 20. Простое использование библиотеки POSIX или Pthread во всем коде C позволяет легко использовать семафор POSIX для предотвращения состояний гонки во время кодирования.