14.6　信号量

信号量与信号不同，它不像信号那样用来传递消息，而是用来保证两个或多个代码段不被并发访问，是一种保证共享资源有序访问的工具。使用信号量作为互斥锁有可能导致进程睡眠，因此，要谨慎使用，特别是对于Nginx这种每一个进程同时处理着数以万计请求的服务器来说，这种导致睡眠的操作将有可能造成性能大幅降低。

信号量提供的用法非常多，但Nginx仅把它作为简单的互斥锁来使用，下面只会介绍这种用法。定义一个sem_t类型的变量后，即可围绕着它使用信号量。使用前，先要调用sem_init方法初始化信号量，如下所示。

int sem_init（sem_t*sem,int pshared,unsigned int value）；

其中，参数sem即为我们定义的信号量，而参数pshared将指明sem信号量是用于进程间同步还是用于线程间同步，当pshared为0时表示线程间同步，而pshared为1时表示进程间同步。由于Nginx的每个进程都是单线程的，因此将参数pshared设为1即可。参数value表示信号量sem的初始值。下面看看在ngx_shmtx_create方法中是如何初始化信号量的。

ngx_int_t ngx_shmtx_create（ngx_shmtx_tmtx,voidaddr,u_char*name）

{

……

if（NGX_HAVE_POSIX_SEM）

//信号量mtx-＞sem初始化为0，用于进程间通信

if（sem_init（＆mtx-＞sem，1，0）==-1）{

ngx_log_error（NGX_LOG_ALERT,ngx_cycle-＞log,ngx_errno，

"sem_init（）failed"）；

}else{

mtx-＞semaphore=1；

}

endif

return NGX_OK；

}

ngx_shmtx_t结构体将会在14.8节中介绍。可以看到，在定义了NGX_HAVE_POSIX_SEM宏后，将开始使用信号量。另外，sem_destroy方法可以销毁信号量。例如：

void ngx_shmtx_destory（ngx_shmtx_t*mtx）

{

if（NGX_HAVE_POSIX_SEM）

if（mtx-＞semaphore）{

if（sem_destroy（＆mtx-＞sem）==-1）{

ngx_log_error（NGX_LOG_ALERT,ngx_cycle-＞log,ngx_errno，"sem_destroy（）

failed"）；

}

}

endif

}

信号量是如何实现互斥锁功能的呢？例如，最初的信号量sem值为0，调用sem_post方法将会把sem值加1，这个操作不会有任何阻塞；调用sem_wait方法将会把信号量sem的值减1，如果sem值已经小于或等于0了，则阻塞住当前进程（进程会进入睡眠状态），直到其他进程将信号量sem的值改变为正数后，这时才能继续通过将sem减1而使得当前进程继续向下执行。因此，sem_post方法可以实现解锁的功能，而sem_wait方法可以实现加锁的功能。

例如，ngx_shmtx_lock方法在加锁时，有可能到使用sem_wait的分支去试图获得锁，如下所示。

void ngx_shmtx_lock（ngx_shmtx_t*mtx）

{

……

//如果没有拿到锁，这时Nginx进程将会睡眠，直到其他进程释放了锁

while（sem_wait（＆mtx-＞sem）==-1）{

}

……

}

ngx_shmtx_lock方法会在14.8节详细说明。ngx_shmtx_unlock方法在释放锁时也会用到sem_post方法，如下所示。

void ngx_shmtx_unlock（ngx_shmtx_t*mtx）

{

……

//释放信号量锁时是不会使进程睡眠的

if（sem_post（＆mtx-＞sem）==-1）{

ngx_log_error（NGX_LOG_ALERT,ngx_cycle-＞log,ngx_errno，

"sem_post（）failed while wake shmtx"）；

}

……

}

在14.8节中我们将会讨论Nginx是如何让原子变量和信号量合作以实现高效互斥锁的。