IPC 这块的内容比较多，为了让你能够更好地理解，我分成了三节来讲。前面我们解析完了共享内存的内核机制后，今天我们来看最后一部分，信号量的内核机制。
首先，我们需要创建一个信号量，调用的是系统调用 semget。代码如下：
SYSCALL_DEFINE3(semget, key_t, key, int, nsems, int, semflg)
{
  struct ipc_namespace *ns;
  static const struct ipc_ops sem_ops = {
    .getnew = newary,
    .associate = sem_security,
    .more_checks = sem_more_checks,
  };
  struct ipc_params sem_params;
  ns = current->nsproxy->ipc_ns;
  sem_params.key = key;
  sem_params.flg = semflg;
  sem_params.u.nsems = nsems;
  return ipcget(ns, &sem_ids(ns), &sem_ops, &sem_params);
}
我们解析过了共享内存，再看信号量，就顺畅很多了。这里同样调用了抽象的 ipcget，参数分别为信号量对应的 sem_ids、对应的操作 sem_ops 以及对应的参数 sem_params。
ipcget 的代码我们已经解析过了。如果 key 设置为 IPC_PRIVATE 则永远创建新的；如果不是的话，就会调用 ipcget_public。
在 ipcget_public 中，我们能会按照 key，去查找 struct kern_ipc_perm。如果没有找到，那就看看是否设置了 IPC_CREAT。如果设置了，就创建一个新的。如果找到了，就将对应的 id 返回。
我们这里重点看，如何按照参数 sem_ops，创建新的信号量会调用 newary。
static int newary(struct ipc_namespace *ns, struct ipc_params *params)
{
  int retval;
  struct sem_array *sma;
  key_t key = params->key;
  int nsems = params->u.nsems;
  int semflg = params->flg;
  int i;
......
  sma = sem_alloc(nsems);
......
  sma->sem_perm.mode = (semflg & S_IRWXUGO);
  sma->sem_perm.key = key;
  sma->sem_perm.security = NULL;
......
  for (i = 0; i < nsems; i++) {
    INIT_LIST_HEAD(&sma->sems[i].pending_alter);
    INIT_LIST_HEAD(&sma->sems[i].pending_const);
    spin_lock_init(&sma->sems[i].lock);
  }
  sma->complex_count = 0;
  sma->use_global_lock = USE_GLOBAL_LOCK_HYSTERESIS;
  INIT_LIST_HEAD(&sma->pending_alter);
  INIT_LIST_HEAD(&sma->pending_const);
  INIT_LIST_HEAD(&sma->list_id);
  sma->sem_nsems = nsems;
  sma->sem_ctime = get_seconds();
  retval = ipc_addid(&sem_ids(ns), &sma->sem_perm, ns->sc_semmni);
......
  ns->used_sems += nsems;
......
  return sma->sem_perm.id;
}
newary 函数的第一步，通过 kvmalloc 在直接映射区分配一个 struct sem_array 结构。这个结构是用来描述信号量的，这个结构最开始就是上面说的 struct kern_ipc_perm 结构。接下来就是填充这个 struct sem_array 结构，例如 key、权限等。

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解释
总结

本文深入剖析了信号量的内核机制，包括信号量的创建、初始化、P操作和V操作等内容。通过系统调用semget来创建信号量的过程，并详细解析了创建新信号量时调用的newary函数，以及通过semctl对信号量数组进行初始化的过程。重点讲解了P操作和V操作，通过系统调用semop来实现，并详细解释了semtimedop函数的实现细节。文章通过代码解析和详细的内核机制讲解，使读者能快速了解信号量的工作机制和内核实现细节。此外，还介绍了Linux的SEM_UNDO机制，保证了信号量的一致性。文章内容深入浅出，适合读者快速了解信号量的实现原理。

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免费的人
消息队列的内核实现好像没讲过？
作者回复: 是的，因为不太被使用
2019-07-03
3
3
Geek_835e66
请问消息队列的内容在哪里？
作者回复: 实际编程的时候，用的少，就没有解析
2019-07-16
2
2
一只特立独行的猪
我们来看进程 2。我们调用 semop，将 semaphore1 的三个信号量的值，分别减 3、加 2 和加 1，从而信号量的值变为 1、7、1 ???
作者回复: 对呀，原来是4,5,0
2020-06-14

1
王之刚
请问一下老师，在应用程序开发中，像信号量共享内存这些内核资源怎么样防止泄漏呢？比如有进程a和b用共享内存共享数据，共享内存资源由教程a申请和维护，但由于异常情况导致教程异常退出导致共享内存资源没有释放，导致了申请的共享内存没有释放。这种情况一般怎么处理呢？Linux内核是否有相关资源保护吗？谢谢了
作者回复: 或者客户端，或者服务端，要负责到底，不负责到底的话，linux就被搞挂了呗。所以c语言不像java那样有个垃圾回收器，而是自己要操心整个生命周期，不操心就会出事情
2019-07-06

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欢乐小熊
终于把共享内存和信号量集合的知识串联在一起了, 其中的操作的确有些复杂共享内存若想实现进程之间的同步读写, 则需要配合信号量共同使用 - **共享内存** - **共享内存的创建** - 开辟共享内存区域, 使用 shmid_kernel 描述 - 通过 kvmalloc 在内核的直接映射区分配一个 shmid_kernel 结构体 - 将内存映射到文件 - 这个文件并非磁盘文件, **而是通过内存文件系统 shmem 创建的内存文件** - 这么做的原因是因为**文件可以跨进程共享** - 将这个 shmid_kernel 挂载到共享内存基树上, 返回对应的 id - **共享内存的映射** - 通过 id 在共享内存基树上找到对应的共享内存描述 shmid_kernel - 创建一个 shm_file_data 指向共享内存的内存文件 - 创建一个 file 指向 shm_file_data - 在用户空间找一块内存区域, 将这个 file 映射到用户地址空间 - 通过文件映射之后, 便可以在用户空间操作这块内存了 - **信号量集合** - 信号量集合的创建 - 创建 sem_array 结构体, 用于描述信号量 - 将这个 sem_array 信号量添加到基树上, 返回对应的 id - 信号量集合的初始化 - SETALL: 为所有信号量集合赋值 - SETVAL: 为指定信号量赋值 - 操作信号量集合 - 调用 **perform_atomic_semop** 尝试从操作队列中读取执行 - 若执行成功, 则说明无需等待 - 调用 do_smart_update, 看看这次操作能够激活等待队列中的哪些进程 - 调用 **wake_up_q** 唤醒因为信号量阻塞的进程 - 若需要等待 - 根据是操作信号量还是信号集合, 将其挂载到对应的 pending_alter 中 - 执行 looper 等待, 直到 timeout 或者被 wake_up_q 唤醒 - 若未设置 timeout, 则让出 CPU 资源
2019-07-03

16
Helios
思考问题总结了个图： https://user-images.githubusercontent.com/12036324/67062221-431e6f80-f195-11e9-9dd1-4353ebbc730c.png https://github.com/helios741/myblog/issues/60
2019-10-18
1
11
酷酷的嵩
在 perform_atomic_semop 函数中，对于计算和修改是如何确保原子性的？
2022-08-31归属地：广东

1
莫名
老师，有没有打算讲一下POSIX IPC呢？
2019-07-04
1
1
Run
第一次看到这个的时候月薪8k
2021-12-23
2

geek
一个进程已经等待在心信号量上时，如果另一个进程释放了此信号量，原先等待的进程如何知道该提前退出了？按文中的代码，是要一直等到超时，如果没超时，就会一直等下去。
2021-04-26
1
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