一种Linux系统信号量多线程间的通信保护方法与流程

一种linux系统信号量多线程间的通信保护方法
技术领域
1.本发明涉及操作系统技术领域，具体来说，涉及一种linux系统信号量多线程间的通信保护方法。


背景技术：

2.linux操作系统是一种嵌入式系统，具有较为广泛的应用，比如：医疗仪器、汽车、工业控制、航空、航天等军工领域。嵌入式系统以应用为中心，可裁剪是嵌入式系统重要特点，通常由特定功能模块和计算机控制模块组成。嵌入式linux系统具有成本低、多种硬件平台支持、优异的性能和良好的网络支持等优点。
3.线程是操作系统处理的最小单元。往往一个进程包含了多个线程，而该进程中的多个线程共享资源、地址空间和数据段。因此，必须考虑线程间的资源访问同步与互斥问题。
4.信号是一种在软件层次上对中断机制的逼进模拟，信号量在操作系统中采用p操作和v操作，其本质上是一个非负的整数计算器，用来控制对公共资源的访问。一次p操作使sem减1，一次v操作使sem加1，线程根据信号量的值来判断是否对公共资源具有访问权限。然而外部触发线程进行p操作具有随机性，当信号量sem对应v操作的线程函数未完整执行完一次时，触发又有新的大于1次以上的p操作，对应v操作的线程会漏掉对新触发的p操作的响应，带来虚假权限，导致线程间同步失效问题，常常会影响到线程的实效性和执行的可靠性。
5.针对这些问题，目前还没有有效的解决办法。


技术实现要素：

6.针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种linux系统信号量多线程间的通信保护方法，能够克服现有技术的上述不足。
7.为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种linux系统信号量多线程间的通信保护方法，包括如下步骤：s1 linux系统启动后，执行应用程序，创建信号量s1~sn、创建线程t1~t
2n
、创建线程间信号量保护标识f1~fn，n为正整数；s2 使用系统提供的sem_init函数实现信号量s1~sn的初始化，使用系统提供的pthread_create函数实现线程t1~t
2n
的初始化，使用系统提供的赋值操作符，将线程间信号量保护标识f1~fn初始化为0；s3 线程t
2n 处于阻塞状态，等待被唤醒激活；s4 线程t
2n-1
中fn的值不等于0时，执行s3；线程t
2n-1
中fn的值等于0时执行s5；s5 将线程t
2n-1
中信号量保护标识fn置为1，并通过系统提供sem_post函数对信号量sn执行v操作；s6 当线程t
2n-1
中sn被执行v操作后，线程t
2n
被唤醒激活；
s7 线程t
2n
执行线程其对应函数实际内容；s8 线程t
2n
通过系统提供的sem_getvalue函数获取当前信号量sn的值，并将其赋值给信号量保护标识fn；s9 如果线程t
2n
中fn值等于0，则回到s3，等待线程被唤醒激活；否则回到s7，执行线程t
2n
其对应函数实际内容。
8.进一步地，所述n由线程间的通信实际个数确定。
9.进一步地，所述线程t
2n-1
与所述线程t
2n
之间通信需要判断信号量保护标识fn的值是否等于1。
10.进一步地，所述v操作在所述线程t
2n-1
上。
11.进一步地，一个信号量对应两个线程。
12.本发明的有益效果：本发明的通信保护方法通过增加线程间信号量保护标识，线程间通过对信号量保护标识值的判定，来进一步判定是否真的需要激活通信对象的线程，从而有效地解决线程间通信的同步问题和虚假权限问题，保障了线程间的实效性和执行的可靠性。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.图1是根据本发明实施例所述的linux系统信号量多线程间的通信保护方法流程图。
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.如图1所示，根据本发明实施例所述的一种linux系统信号量多线程间的通信保护方法，包括如下步骤：s1 linux系统启动后，执行应用程序，创建信号量s1~sn、创建线程t1~t
2n
、创建线程间信号量保护标识f1~fn，n为正整数；s2 使用系统提供的sem_init函数实现信号量s1~sn的初始化，使用系统提供的pthread_create函数实现线程t1~t
2n
的初始化，使用系统提供的赋值操作符，将线程间信号量保护标识f1~fn初始化为0；s3 线程t
2n 处于阻塞状态，等待被唤醒激活；s4 线程t
2n-1
中fn的值不等于0时，执行s3；线程t
2n-1
中fn的值等于0时执行s5；s5 将线程t
2n-1
中信号量保护标识fn置为1，并通过系统提供sem_post函数对信号量sn执行v操作；
s6 当线程t
2n-1
中sn被执行v操作后，线程t
2n
被唤醒激活；s7 线程t
2n
执行线程其对应函数实际内容；s8 线程t
2n
通过系统提供的sem_getvalue函数获取当前信号量sn的值，并将其赋值给信号量保护标识fn；s9 如果线程t
2n
中fn值等于0，则回到s3，等待线程被唤醒激活；否则回到s7，执行线程t
2n
其对应函数实际内容。
17.实施例中，所述n由线程间的通信实际个数确定。
18.实施例中，所述线程t
2n-1
与所述线程t
2n
之间通信需要判断信号量保护标识fn的值是否等于1。
19.实施例中，所述v操作在所述线程t
2n-1
上。
20.实施例中，一个信号量对应两个线程。
21.具体方法实施流程如下：（1）linux系统启动后，执行应用程序，开始创建信号量s1~sn、创建线程t1~t
2n
、创建线程间信号量保护标识f1~fn；其中n表示个数，由线程间的通信实际个数决定；便于描述，使用逻辑规定，假设{s1、t1、t2、f
1 }为第一组线程间的通信g1，{s2、t3、t4、f
1 }第二组线程间的通信为g2，根据n的取值不同可现实n组线程间的通信g
n ,即{sn、t
2n-1
、t
2n
、fn}；（2）使用系统提供的sem_init函数实现信号量的初始化、使用系统提供的pthread_create函数实现线程的初始化，使用系统提供的赋值操作符，将线程间信号量保护标识f1~fn全部置为0；（3）线程t
x
（1≤ x ≤2n，且n为正整数，且x为偶数），使得其处于阻塞状态，等待线程被唤醒；（4）线程t
x
（1≤ x ≤2n，且n为正整数，且x为奇数）有需要与线程t
x
（1≤ x ≤2n，且n为正整数，且x为偶数，）进行线程间通信时，判断信号量保护标识fn（1≤ x ≤n）；（5）当fn的值不等于0时，执行步骤3；当fn的值等于0时执行步骤6；（6）将信号量保护标识fn值置为1，并通过系统提供sem_post函数对信号量s
x
（1≤ x ≤n）执行v操作；操作系统原理可知，必然执行步骤7；（7）线程t
x
（1≤ x ≤2n，且n为正整数，且x为偶数）激活唤醒；（8）执行线程内部需要完成的内容（如公共资源的访问）；（9）通过系统提供的sem_getvalue函数获取信号量s值的大小，并将其赋值给信号量保护标识fn；（10）如果fn的值不等于0则回到步骤8；否则回到步骤3，等待线程被唤醒。
22.为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
23.在具体使用时，根据本发明所述的一种linux系统信号量多线程间的通信保护方法，根据linux系统提供的线程和信号量，实现线程间的通信，线程通过判断保护信号量保护标识fn的值来判定是否真的需要激活通信对象的线程。
24.综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过增加线程间信号量保护标识，线程间通过对信号量保护标识值的判定，来进一步判定是否真的需要激活通信对象的线程，从而有效地解决线程间通信的同步问题和虚假权限问题，保障了线程间的实效性和执行的可
靠性。
25.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。