| SEMOP(2) | Руководство программиста Linux | SEMOP(2) |
semop, semtimedop - операции с семафорами System V
#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/sem.h>
int semop(int semid, struct sembuf *sops, size_t nsops);
int semtimedop(int semid, struct sembuf *sops, size_t nsops,
const struct timespec *timeout);
Требования макроса тестирования свойств для glibc (см. feature_test_macros(7)):
semtimedop(): _GNU_SOURCE
С каждым семафором в наборе семафоров System V связаны следующие значения:
unsigned short semval; /* значение семафора */ unsigned short semzcnt; /* # ожидает ноль */ unsigned short semncnt; /* # ожидает увеличения */ pid_t sempid; /* PID процесса, выполнявшегося последним
Вызов semop() производит операции над выбранными семафорами из набора семафоров semid. Каждый из элементов nsops в массиве, указанном в sops является структурой, которой задаётся операция, выполняемая над отдельным семафором. Элементы этой структуры имеют тип struct sembuf, который содержит поля:
unsigned short sem_num; /* номер семафора */ short sem_op; /* операция над семафором */ short sem_flg; /* флаги операции */
Флаги в sem_flg могут иметь значения IPC_NOWAIT и SEM_UNDO. Если указан флаг SEM_UNDO, то при завершении процесса будет выполнена откат операции.
Набор операций из sops выполняется в порядке появления в массиве и является атомарным, то есть выполняются или все операции, или ни одной. Поведение системного вызова при обнаружении невозможности немедленного выполнения операций зависит от наличия флага IPC_NOWAIT в полях sem_flg отдельных операций, как это описано далее.
Каждая операция выполняется над sem_num-тым семафором из набора, где первый семафор имеет номер 0. Есть три типа операций, различающихся значением sem_op.
Если значение sem_op — положительное целое число, то оно добавляется к значению семафора (semval). Если для операции стоит флаг SEM_UNDO, то система вычитает значение sem_op из значения регулировки (semadj) семафора. Эта операция выполняется всегда и не переводит нить в режим ожидания. Вызывающий процесс должен иметь права на изменение набора семафоров.
Если значение sem_op равно нулю, то процесс должен иметь права на чтение набора семафоров. Эта операция «ожидания нуля»: если semval равно нулю, то операция может выполнится сразу. Иначе, если в поле семафора sem_flg указан флаг IPC_NOWAIT, то semop() завершается с ошибкой и errno присваивается значение EAGAIN (и ни одна операция из sops не выполняется). Или же semzcnt (счётчик нитей, ожидающих пока значение семафора не сравнялось с нулём) увеличивается на единицу, а нить переходит в режим ожидания пока не случится одно из:
Если значение sem_op меньше нуля, то процесс должен иметь права на изменение набора семафоров. Если значение semval больше или равно абсолютному значению sem_op, то операция может выполнятся сразу: абсолютное значение sem_op вычитается из semval, и, если для этой операции установлен флаг SEM_UNDO, система добавляет абсолютное значение sem_op к значению регулировки (semadj) семафора. Если абсолютное значение sem_op больше semval, и в sem_flg указан IPC_NOWAIT, то semop() завершается с ошибкой, а errno присваивается значение EAGAIN (и ни одна операция из sops не выполняется). Иначе semncnt (счётчик нитей, ожидающих увеличения значения семафора) увеличивается на единицу, а нить переходит в режим ожидания пока не случится одно из:
При успешном выполнении значение sempid для каждого семафора, указанного в массиве, на который указывает sops, устанавливается равным идентификатору вызывающего процесса. Также sem_otime присваивается значение текущего времени.
Системный вызов semtimedop() ведёт себя идентично semop(), за исключением того, что в случаях, когда вызывающая нить будет спать, длительность этого сна ограничена количеством времени, определяемым структурой timespec, чей адрес передаётся в аргументе timeout. Данное значение интервала будет округлено до точности системных часов, а из-за задержки при планировании в ядре блокирующий интервал будет немного больше. Если достигнут указанный лимит времени, то semtimedop() завершится с ошибкой, а errno устанавливается в EAGAIN (и ни одна из операций в sops не выполняется). Если значение аргумента timeout равно NULL, то semtimedop() ведёт себя аналогично semop().
Заметим, что если semtimedop() прерывается сигналом, то вызов завершается с ошибкой EINTR, а содержимое timeout не изменяется.
При успешном выполнении semop() и semtimedop() возвращается 0; иначе возвращается -1, а переменной errno присваивается номер ошибки.
В случае возникновения ошибки errno может принимать следующие значения:
Вызов semtimedop() впервые появился в Linux 2.5.52, а затем был перенесён в ядро версии 2.4.22. Поддержка в glibc для semtimedop() впервые появилась в версии 2.3.3.
POSIX.1-2001, POSIX.1-2008, SVr4.
Включение файлов <sys/types.h> и <sys/ipc.h> не требуется в Linux или любых версий POSIX. Однако, некоторые старые реализации требуют включения данных заголовочных файлов, и это также требуется по SVID. В приложениях, которые нужно перенести на такие старые системы, может потребоваться включить данных заголовочные файлы.
Структуры процесса sem_undo не наследуются потомками, созданными через fork(2), но они наследуются при выполнении системного вызова execve(2).
Вызов semop() никогда автоматически не перезапускается после прерывания обработчиком сигнала, независимо от установки флага SA_RESTART при настройке обработчика сигнала.
Значение регулировки семафора (semadj) есть в каждом процессе. Это целое число — простой (отрицательный) счётчик всех операций над семафорами, для которых установлен флаг SEM_UNDO. В каждом процессе есть список значений semadj — по одному значению на каждый семафор, у которых установлен флаг SEM_UNDO. При завершении процесса. каждое из значений semadj семафора добавляется к соответствующему семафору, достигая таким образом эффекта выполнения операций процесса над семафорами (но смотрите раздел ДЕФЕКТЫ). Когда значение семафора явно устанавливается с помощью запроса SETVAL или SETALL вызовом semctl(2), то соответствующие значения semadj во всех процессах очищаются. Флаг CLONE_SYSVSEM clone(2) позволяет нескольким процессам совместно использовать список semadj; подробности смотрите в clone(2).
Значения semval, sempid, semzcnt и semnct семафора можно получить с помощью соответствующих вызовов semctl(2).
Ниже приведены лимиты ресурсов наборов семафоров, влияющие на вызов semop():
Реализация не накладывает существенных ограничений на максимальное значение (SEMAEM), на которое можно изменить значение семафора при выходе, максимальное количество системных структур откатываемых операций (SEMMNU) и максимальное количество элементов отката системных параметров на процесс.
При завершении процесса его набор связанных структур semadj используется для отката выполненных действий над семафорами, для которых был установлен флаг SEM_UNDO. Это повышает сложность: если одно (или более) этих изменений семафоров привело бы в результате к попытке уменьшить значение семафора ниже нуля, что должно быть сделано в реализации? Одним из возможных решений была бы блокировка до тех пор, пока не выполнятся все изменения семафоров. Однако это нежелательно, так как это привело бы к блокированию процесса на неопределённый срок при его завершении. Другим вариантом является игнорирование сразу всех изменений семафоров (в некоторой степени, аналогично завершению с ошибкой, когда для операции с семафором указан IPC_NOWAIT). В Linux используется третий вариант: уменьшение значения семафора до тех пор, пока это возможно (т.е. до нуля) и разрешение немедленного завершения процесса.
В ядрах 2.6.x, где x <= 10, есть дефект, из-за которого при определённых обстоятельствах нить, ожидающая установления значения семафора равного нулю, не будет разбужен когда значение станет равным нулю. Этот дефект исправлен в ядре 2.6.11.
В следующем фрагменте кода используется semop() для атомарного ожидания момента, когда значение семафора 0 станет равным нулю и последующего увеличения значения семафора на единицу.
struct sembuf sops[2];
int semid;
/* код для установки semid не показан */
sops[0].sem_num = 0; /* применяем к семафору 0 */
sops[0].sem_op = 0; /* ждём значения, равного 0 */
sops[0].sem_flg = 0;
sops[1].sem_num = 0; /* применяем к семафору 0 */
sops[1].sem_op = 1; /* увеличиваем значение на 1 */
sops[1].sem_flg = 0;
if (semop(semid, sops, 2) == -1) {
perror("semop");
exit(EXIT_FAILURE);
}
clone(2), semctl(2), semget(2), sigaction(2), capabilities(7), sem_overview(7), svipc(7), time(7)
| 2017-09-15 | Linux |