linux進程間同步

Ⅰ linux進程間通信的方式有哪些

第一種：管道通信
兩個進程利用管道進行通信時，發送信息的進程稱為寫進程;接收信息的進程稱為讀進程。管道通信方式的中間介質就是文件，通常稱這種文件為管道文件，它就像管道一樣將一個寫進程和一個讀進程連接在一起，實現兩個進程之間的通信。寫進程通過寫入端往管道文件中寫入信息;讀進程通過讀出端從管道文件中讀取信息。兩個進程協調不斷地進行寫和讀，便會構成雙方通過管道傳遞信息的流水線。
第二種：消息緩沖通信
多個獨立的進程之間可以通過消息緩沖機制來相互通信。這種通信的實現是以消息緩沖區為中間介質，通信雙方的發送和接收操作均以消息為單位。在存儲器中，消息緩沖區被組織成隊列，通常稱之為消息隊列。消息隊列一旦創建後即可由多進程共享，發送消息的進程可以在任意時刻發送任意個消息到指定的消息隊列上，並檢查是否有接收進程在等待它所發送的消息。若有則喚醒它，而接收消息的進程可以在需要消息的時候到指定的消息隊列上獲取消息，如果消息還沒有到來，則轉入睡眠等待狀態。
第三種：共享內存通信
針對消息緩沖需要佔用CPU進行消息復制的缺點，OS提供了一種進程間直接進行數據交換的通信方式。共享內存，顧名思義這種通信方式允許多個進程在外部通信協議或同步，互斥機制的支持下使用同一個內存段進行通信，它是一種最有效的數據通信方式，其特點是沒有中間環節，直接將共享的內存頁面通過附接映射到相互通信的進程各自的虛擬地址空間中，從而使多個進程可以直接訪問同一個物理內存頁面。

Ⅱ linux 多進程信號同步問題

朋友你好：希望能幫到你。互相學習。
線程的最大特點是資源的共享性，但資源共享中的同步問題是多線程編程的難點。linux下提供了多種方式來處理線程同步，最常用的是互斥鎖、條件變數和信號量。
1）互斥鎖（mutex）
通過鎖機制實現線程間的同步。同一時刻只允許一個線程執行一個關鍵部分的代碼。
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,const pthread_mutex_attr_t *mutexattr);
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex *mutex);
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex *mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex *
(1)先初始化鎖init()或靜態賦值pthread_mutex_t mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIER
attr_t有:
PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP:其餘線程等待隊列
PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE_NP:嵌套鎖,允許線程多次加鎖,不同線程,解鎖後重新競爭
PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK_NP:檢錯,與一同,線程請求已用鎖,返回EDEADLK;
PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP:適應鎖,解鎖後重新競爭
(2)加鎖,lock,trylock,lock阻塞等待鎖,trylock立即返回EBUSY
(3)解鎖,unlock需滿足是加鎖狀態,且由加鎖線程解鎖
(4)清除鎖,destroy(此時鎖必需unlock,否則返回EBUSY,//Linux下互斥鎖不佔用內存資源
示例代碼
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include "iostream"
using namespace std;
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int tmp;
void* thread(void *arg)
{
cout << "thread id is " << pthread_self() << endl;
pthread_mutex_lock(&mutex);
tmp = 12;
cout << "Now a is " << tmp << endl;
pthread_mutex_unlock(&mutex);
return NULL;
}
int main()
{
pthread_t id;
cout << "main thread id is " << pthread_self() << endl;
tmp = 3;

cout << "In main func tmp = " << tmp << endl;
if (!pthread_create(&id, NULL, thread, NULL))
{
cout << "Create thread success!" << endl;
}
else
{
cout << "Create thread failed!" << endl;
}
pthread_join(id, NULL);
pthread_mutex_destroy(&mutex);

return 0;
}
編譯： g++ -o thread testthread.cpp -lpthread
說明：pthread庫不是Linux系統默認的庫，連接時需要使用靜態庫libpthread.a，所以在使用pthread_create()創建線程，以及調用pthread_atfork()函數建立fork處理程序時，需要鏈接該庫。在編譯中要加 -lpthread參數。
2）條件變數（cond）
利用線程間共享的全局變數進行同步的一種機制。條件變數上的基本操作有：觸發條件(當條件變為 true 時)；等待條件，掛起線程直到其他線程觸發條件。
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond,pthread_condattr_t *cond_attr);
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_cond_timewait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex *mutex,const timespec *abstime);
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond); //解除所有線程的阻塞
(1)初始化.init()或者pthread_cond_t cond=PTHREAD_COND_INITIALIER（前者為動態初始化，後者為靜態初始化）;屬性置為NULL
(2)等待條件成立.pthread_wait,pthread_timewait.wait()釋放鎖,並阻塞等待條件變數為真，timewait()設置等待時間,仍未signal,返回ETIMEOUT(加鎖保證只有一個線程wait)
(3)激活條件變數:pthread_cond_signal,pthread_cond_broadcast(激活所有等待線程)
(4)清除條件變數:destroy;無線程等待,否則返回EBUSY
對於
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex, const struct timespec *abstime);
一定要在mutex的鎖定區域內使用。
如果要正確的使用pthread_mutex_lock與pthread_mutex_unlock，請參考
pthread_cleanup_push和pthread_cleanup_pop宏，它能夠在線程被cancel的時候正確的釋放mutex！
另外，posix1標准說，pthread_cond_signal與pthread_cond_broadcast無需考慮調用線程是否是mutex的擁有者，也就是說，可以在lock與unlock以外的區域調用。如果我們對調用行為不關心，那麼請在lock區域之外調用吧。
說明：
(1)pthread_cond_wait 自動解鎖互斥量(如同執行了pthread_unlock_mutex)，並等待條件變數觸發。這時線程掛起，不佔用CPU時間，直到條件變數被觸發（變數為ture）。在調用 pthread_cond_wait之前，應用程序必須加鎖互斥量。pthread_cond_wait函數返回前，自動重新對互斥量加鎖(如同執行了pthread_lock_mutex)。
(2)互斥量的解鎖和在條件變數上掛起都是自動進行的。因此，在條件變數被觸發前，如果所有的線程都要對互斥量加鎖，這種機制可保證在線程加鎖互斥量和進入等待條件變數期間，條件變數不被觸發。條件變數要和互斥量相聯結，以避免出現條件競爭——個線程預備等待一個條件變數，當它在真正進入等待之前，另一個線程恰好觸發了該條件（條件滿足信號有可能在測試條件和調用pthread_cond_wait函數（block）之間被發出，從而造成無限制的等待）。
(3)pthread_cond_timedwait 和 pthread_cond_wait 一樣，自動解鎖互斥量及等待條件變數，但它還限定了等待時間。如果在abstime指定的時間內cond未觸發，互斥量mutex被重新加鎖，且pthread_cond_timedwait返回錯誤 ETIMEDOUT。abstime 參數指定一個絕對時間，時間原點與 time 和 gettimeofday 相同：abstime = 0 表示 1970年1月1日00:00:00 GMT。
(4)pthread_cond_destroy 銷毀一個條件變數，釋放它擁有的資源。進入 pthread_cond_destroy 之前，必須沒有在該條件變數上等待的線程。
(5)條件變數函數不是非同步信號安全的，不應當在信號處理程序中進行調用。特別要注意，如果在信號處理程序中調用 pthread_cond_signal 或pthread_cond_boardcast 函數，可能導致調用線程死鎖。
示常式序1
#include <stdio.h>

#include <pthread.h>

#include "stdlib.h"

#include "unistd.h"
pthread_mutex_t mutex;

pthread_cond_t cond;
void hander(void *arg)

{

free(arg);

(void)pthread_mutex_unlock(&mutex);

}
void *thread1(void *arg)

{

pthread_cleanup_push(hander, &mutex);

while(1)

{

printf("thread1 is running\n");

pthread_mutex_lock(&mutex);

pthread_cond_wait(&cond,&mutex);

printf("thread1 applied the condition\n");

pthread_mutex_unlock(&mutex);

sleep(4);

}

pthread_cleanup_pop(0);

}
void *thread2(void *arg)

{

while(1)

{

printf("thread2 is running\n");

pthread_mutex_lock(&mutex);

pthread_cond_wait(&cond,&mutex);

printf("thread2 applied the condition\n");

pthread_mutex_unlock(&mutex);

sleep(1);

}

}
int main()

{

pthread_t thid1,thid2;

printf("condition variable study!\n");

pthread_mutex_init(&mutex,NULL);

pthread_cond_init(&cond,NULL);

pthread_create(&thid1,NULL,thread1,NULL);

pthread_create(&thid2,NULL,thread2,NULL);

sleep(1);

do

{

pthread_cond_signal(&cond);

}while(1);

sleep(20);

pthread_exit(0);

return 0;

}
示常式序2：
#include <pthread.h>

#include <unistd.h>

#include "stdio.h"

#include "stdlib.h"
static pthread_mutex_t mtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

static pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
struct node

{

int n_number;

struct node *n_next;

} *head = NULL;
/*[thread_func]*/

static void cleanup_handler(void *arg)

{

printf("Cleanup handler of second thread./n");

free(arg);

(void)pthread_mutex_unlock(&mtx);

}
static void *thread_func(void *arg)

{

struct node *p = NULL;

pthread_cleanup_push(cleanup_handler, p);

while (1)

{

//這個mutex主要是用來保證pthread_cond_wait的並發性

pthread_mutex_lock(&mtx);

while (head == NULL)

{

//這個while要特別說明一下，單個pthread_cond_wait功能很完善，為何

//這里要有一個while (head == NULL)呢？因為pthread_cond_wait里的線

//程可能會被意外喚醒，如果這個時候head != NULL，則不是我們想要的情況。

//這個時候，應該讓線程繼續進入pthread_cond_wait

// pthread_cond_wait會先解除之前的pthread_mutex_lock鎖定的mtx，

//然後阻塞在等待對列里休眠，直到再次被喚醒（大多數情況下是等待的條件成立

//而被喚醒，喚醒後，該進程會先鎖定先pthread_mutex_lock(&mtx);，再讀取資源

//用這個流程是比較清楚的/*block-->unlock-->wait() return-->lock*/

pthread_cond_wait(&cond, &mtx);

p = head;

head = head->n_next;

printf("Got %d from front of queue/n", p->n_number);

free(p);

}

pthread_mutex_unlock(&mtx); //臨界區數據操作完畢，釋放互斥鎖

}

pthread_cleanup_pop(0);

return 0;

}
int main(void)

{

pthread_t tid;

int i;

struct node *p;

//子線程會一直等待資源，類似生產者和消費者，但是這里的消費者可以是多個消費者，而

//不僅僅支持普通的單個消費者，這個模型雖然簡單，但是很強大

pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL);

sleep(1);

for (i = 0; i < 10; i++)

{

p = (struct node*)malloc(sizeof(struct node));

p->n_number = i;

pthread_mutex_lock(&mtx); //需要操作head這個臨界資源，先加鎖，

p->n_next = head;

head = p;

pthread_cond_signal(&cond);

pthread_mutex_unlock(&mtx); //解鎖

sleep(1);

}

printf("thread 1 wanna end the line.So cancel thread 2./n");
//關於pthread_cancel，有一點額外的說明，它是從外部終止子線程，子線程會在最近的取消點，退出

//線程，而在我們的代碼里，最近的取消點肯定就是pthread_cond_wait()了。

pthread_cancel(tid);

pthread_join(tid, NULL);

printf("All done -- exiting/n");

return 0;

}
3）信號量
如同進程一樣，線程也可以通過信號量來實現通信，雖然是輕量級的。
信號量函數的名字都以"sem_"打頭。線程使用的基本信號量函數有四個。
#include <semaphore.h>
int sem_init (sem_t *sem , int pshared, unsigned int value);
這是對由sem指定的信號量進行初始化，設置好它的共享選項（linux 只支持為0，即表示它是當前進程的局部信號量），然後給它一個初始值VALUE。
兩個原子操作函數：
int sem_wait(sem_t *sem);
int sem_post(sem_t *sem);
這兩個函數都要用一個由sem_init調用初始化的信號量對象的指針做參數。
sem_post：給信號量的值加1；
sem_wait:給信號量減1；對一個值為0的信號量調用sem_wait,這個函數將會等待直到有其它線程使它不再是0為止。
int sem_destroy(sem_t *sem);
這個函數的作用是再我們用完信號量後都它進行清理。歸還自己佔有的一切資源。
示例代碼：
#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <pthread.h>

#include <semaphore.h>

#include <errno.h>
#define return_if_fail(p) if((p) == 0){printf ("[%s]:func error!/n", __func__);return;}
typedef struct _PrivInfo

{

sem_t s1;

sem_t s2;

time_t end_time;

}PrivInfo;

static void info_init (PrivInfo* thiz);
static void info_destroy (PrivInfo* thiz);

static void* pthread_func_1 (PrivInfo* thiz);

static void* pthread_func_2 (PrivInfo* thiz);
int main (int argc, char** argv)

{

pthread_t pt_1 = 0;

pthread_t pt_2 = 0;

int ret = 0;

PrivInfo* thiz = NULL;
thiz = (PrivInfo* )malloc (sizeof (PrivInfo));

if (thiz == NULL)

{

printf ("[%s]: Failed to malloc priv./n");

return -1;

}
info_init (thiz);
ret = pthread_create (&pt_1, NULL, (void*)pthread_func_1, thiz);

if (ret != 0)

{

perror ("pthread_1_create:");

}
ret = pthread_create (&pt_2, NULL, (void*)pthread_func_2, thiz);

if (ret != 0)

{

perror ("pthread_2_create:");

}
pthread_join (pt_1, NULL);

pthread_join (pt_2, NULL);

info_destroy (thiz);
return 0;
}
static void info_init (PrivInfo* thiz)

{

return_if_fail (thiz != NULL);
thiz->end_time = time(NULL) + 10;
sem_init (&thiz->s1, 0, 1);

sem_init (&thiz->s2, 0, 0);
return;

}
static void info_destroy (PrivInfo* thiz)

{

return_if_fail (thiz != NULL);
sem_destroy (&thiz->s1);

sem_destroy (&thiz->s2);
free (thiz);

thiz = NULL;
return;

}
static void* pthread_func_1 (PrivInfo* thiz)

{

return_if_fail (thiz != NULL);
while (time(NULL) < thiz->end_time)

{

sem_wait (&thiz->s2);

printf ("pthread1: pthread1 get the lock./n");
sem_post (&thiz->s1);

printf ("pthread1: pthread1 unlock/n");
sleep (1);

}
return;

}
static void* pthread_func_2 (PrivInfo* thiz)

{

return_if_fail (thiz != NULL);
while (time (NULL) < thiz->end_time)

{

sem_wait (&thiz->s1);

printf ("pthread2: pthread2 get the unlock./n");
sem_post (&thiz->s2);

printf ("pthread2: pthread2 unlock./n");
sleep (1);

}
return;

}
通 過執行結果後，可以看出，會先執行線程二的函數，然後再執行線程一的函數。它們兩就實現了同步

Ⅲ Linux進程間通信

進程間通信支持進程之間的通信，Linux支持進程間的多種通信機制，包含信號量、共享內存、消息
隊列、管道、UNIX域套接字等，這些機制可協助多個進程、多資源的互斥訪問、進程間的同步和消息傳
遞。在實際的Linux應用中，人們更多地趨向於使用UNIX域套接字，而不是System V IPC中的消息隊列等
機制。Android內核則新增了Binder進程間通信方式。
Linux內核5個組成部分之間的依賴關系如下。
·進程調度與內存管理之間的關系：這兩個子系統互相依賴。在多程序環境下，程序要運行，則必須
為之創建進程，而創建進程的第一件事情，就是將程序和數據裝入內存。
·進程間通信與內存管理的關系：進程間通信子系統要依賴內存管理支持共享內存通信機制，這種機
制允許兩個進程除了擁有自己的私有空間之外，還可以存取共同的內存區域。
·虛擬文件系統與網路介面之間的關系：虛擬文件系統利用網路介面支持網路文件系統（NFS），也
利用內存管理支持RAMDISK設備。
·內存管理與虛擬文件系統之間的關系：內存管理利用虛擬文件系統支持交換，交換進程定期由調度
程序調度，這也是內存管理依賴於進程調度的原因。當一個進程存取的內存映射被換出時，內存管理向虛
擬文件系統發出請求，同時，掛起當前正在運行的進程。
除了這些依賴關系外，內核中的所有子系統還要依賴於一些共同的資源。這些資源包括所有子系統都
用到的API，如分配和釋放內存空間的函數、輸出警告或錯誤消息的函數及系統提供的調試介面等。

Ⅳ 如何在linux環境下實現進程之間的通信

linux環境下實現進程之間的通信主要有以下幾種方式：

# 管道( pipe )：管道是一種半雙工的通信方式，數據只能單向流動，而且只能在具有親緣關系的進程間使用。進程的親緣關系通常是指父子進程關系。
# 有名管道 (named pipe) ： 有名管道也是半雙工的通信方式，但是它允許無親緣關系進程間的通信。
# 信號量( semophore ) ： 信號量是一個計數器，可以用來控制多個進程對共享資源的訪問。它常作為一種鎖機制，防止某進程正在訪問共享資源時，其他進程也訪問該資源。因此，主要作為進程間以及同一進程內不同線程之間的同步手段。
# 消息隊列( message queue ) ： 消息隊列是由消息的鏈表，存放在內核中並由消息隊列標識符標識。消息隊列克服了信號傳遞信息少、管道只能承載無格式位元組流以及緩沖區大小受限等缺點。
# 信號 ( sinal ) ： 信號是一種比較復雜的通信方式，用於通知接收進程某個事件已經發生。
#共享內存( shared memory)：共享內存就是映射一段能被其他進程所訪問的內存，這段共享內存由一個進程創建，但多個進程都可以訪問。共享內存是最快的IPC方式，它是針對其他進程間通信方式運行效率低而專門設計的。它往往與其他通信機制，如信號量，配合使用，來實現進程間的同步和通信。
# 套接字( socket ) ： 套解口也是一種進程間通信機制，與其他通信機制不同的是，它可用於不同及其間的進程通信。

管道的主要局限性正體現在它的特點上：
只支持單向數據流；
只能用於具有親緣關系的進程之間；
沒有名字；
管道的緩沖區是有限的（管道制存在於內存中，在管道創建時，為緩沖區分配一個頁面大小）；
管道所傳送的是無格式位元組流，這就要求管道的讀出方和寫入方必須事先約定好數據的格式，比如多少位元組算作一個消息（或命令、或記錄）等等；

Ⅳ 進程的同步與互斥實驗報告Linux

相交進程之間的關系主要有兩種，同步與互斥。所謂互斥，是指散步在不同進程之間的若干程序片斷，當某個進程運行其中一個程序片段時，其它進程就不能運行它 們之中的任一程序片段，只能等到該進程運行完這個程序片段後才可以運行。所謂同步，是指散步在不同進程之間的若干程序片斷，它們的運行必須嚴格按照規定的 某種先後次序來運行，這種先後次序依賴於要完成的特定的任務。
顯然，同步是一種更為復雜的互斥，而互斥是一種特殊的同步。
也就是說互斥是兩個線程之間不可以同時運行，他們會相互排斥，必須等待一個線程運行完畢，另一個才能運行，而同步也是不能同時運行，但他是必須要安照某種次序來運行相應的線程(也是一種互斥)!
總結：互斥：是指某一資源同時只允許一個訪問者對其進行訪問，具有唯一性和排它性。但互斥無法限制訪問者對資源的訪問順序，即訪問是無序的。
同步：是指在互斥的基礎上(大多數情況)，通過其它機制實現訪問者對資源的有序訪問。在大多數情況下，同步已經實現了互斥，特別是所有寫入資源的情況必定是互斥的。少數情況是指可以允許多個訪問者同時訪問資源