如何可靠地初始化 IPC 信号量？答案

【问题标题】：How to reliably initialize IPC semaphores?如何可靠地初始化 IPC 信号量？
【发布时间】：2016-05-09 00:41:43
【问题描述】：

问题：如何使用 SysV 信号量在两个进程之间进行同步（我们称它们为 procA 和 procB），假设它们都独立于 shell 运行（它们都不是由 fork/ 产生的） exec 组合）并且信号量必须由这两个进程之一创建。

引用man semget:

新创建的集合中的信号量值是不定。（POSIX.1-2001 在这一点上是明确的。）虽然 Linux 和许多其他实现一样，初始化信号量值为 0，可移植应用程序不能依赖此：它应该将信号量显式初始化为所需的值。

假设我们想要编写仅依赖于 POSIX 保证而不依赖于 Linux 特定保证的可移植代码。很好，因此不可能原子地创建信号量集并对其进行初始化。这必须通过两个单独的调用来完成。

因此，为procA 创建信号量集的代码如下所示：

int sem_id = semget(key, nsems, IPC_CREAT | S_IRWXU);

procB 也一样——这样，无论哪个进程碰巧第一次需要信号量，它也会创建它们；否则，它只是获取信号量集的 ID 并准备使用它。

需要初始化时问题开始出现。初始化指令当然是semctl 和SETALL——但是： • 初始化应该只进行一次，并且 • 初始化应该在使用信号量之前完成。这当然可以通过……信号量来强制执行，但不幸的是这样的解决方案是递归的：我们需要信号量来设置信号量，而信号量本身也需要设置信号量等等。

是否可以仅使用 sysV 信号量来做到这一点，或者我是否正确地假设我必须求助于其他 IPC 设施，如信号或消息队列才能可靠地设置这些信号量？

【问题讨论】：

稍后在man semget 中说：“可以使用 semctl(2) SETVAL 或 SETALL 操作完成初始化。如果多个对等方不知道谁将是第一个初始化设置，检查 semctl(2) IPC_STAT 操作检索的关联数据结构中的非零 sem_otime 可用于避免竞争。"
@Kenney 是的。所以我们有一个if。而if 仍然需要一些努力来确保它是原子的。
@Kenney 我的意思是，我们必须确保在检查sem_otime 是否为非零和初始化信号量之间没有其他进程与同一组混淆。不知何故，我不知道该怎么做。
是的，我明白你的意思。它看起来坏了;-)
也许在semget 上指定IPC_CREAT | IPC_EXCL 可以解决问题：如果信号量存在，它将返回EEXISTS。没有得到错误的调用者进行初始化，得到错误的调用者在没有IPC_CREAT 的情况下执行另一个semget（并且不初始化它）。

【解决方案1】：

根据我的经验，这在现实世界中不是问题。我将 IPC 创建和初始化放在一个单独的程序中，该程序在运行任何客户端程序之前由系统启动脚本调用。 IPC 资源永远不会被删除，只有在机器重启后才会消失。

如果我必须动态创建资源，我会让创建者程序以单独的用户身份启动，并以所有者权限创建资源。然后它会对其进行初始化，最后授予客户端用户权限，然后退出。

客户端只需在 ENOENT 或 EACCES 上重试，可能会使用 nanosleep。

不过，我可能只使用 POSIX 信号量，因为 sem_open(3) 让您指定 O_EXCL 和初始值。旧的 Sys V 习惯很难改掉。

【讨论】：