linux 父子进程同步

在Linux中，父子进程同步是指协调父子进程之间的执行顺序和数据共享，以确保它们按照预期的方式工作。这种同步通常涉及到进程间通信（IPC）机制，如信号、管道、共享内存、消息队列和信号量等。

基础概念：

进程：程序的一次执行实例。
父进程：创建子进程的进程。
子进程：由父进程创建的进程。
同步：协调多个进程的执行顺序，以避免竞争条件和数据不一致。

相关优势：

避免数据竞争和不一致性。
控制资源访问，防止资源过度使用。
提高程序的执行效率和可靠性。

类型：

信号（Signals）：一种简单的进程间通信方式，用于通知进程某个事件已经发生。
管道（Pipes）：允许进程之间传递数据流。
共享内存（Shared Memory）：允许多个进程访问同一块物理内存区域。
消息队列（Message Queues）：允许进程发送和接收消息。
信号量（Semaphores）：用于控制多个进程对共享资源的访问。

应用场景：

父进程需要等待子进程完成特定任务后才能继续执行。
多个进程需要访问共享资源，如文件或数据库。
进程间需要交换数据或状态信息。

遇到的问题及原因：

竞争条件（Race Condition）：当多个进程或线程并发访问共享资源时，最终的结果取决于访问顺序，可能导致不可预测的行为。
死锁（Deadlock）：两个或多个进程互相等待对方释放资源，导致所有涉及的进程都无法继续执行。
饥饿（Starvation）：某个进程长时间无法获得所需的资源，无法继续执行。

解决方法：

使用信号量或互斥锁来保护共享资源，确保一次只有一个进程可以访问。
使用条件变量来同步进程，允许进程在特定条件下等待和被唤醒。
使用管道、消息队列或共享内存来进行进程间通信，确保数据的有序传递。
设计良好的资源分配策略，避免死锁的发生。

示例代码（使用管道进行父子进程同步）：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

int main() {
    int pipe_parent_to_child[2];
    pid_t pid;

    if (pipe(pipe_parent_to_child) == -1) {
        perror("pipe");
        return 1;
    }

    pid = fork();

    if (pid < 0) { // 错误情况
        perror("fork");
        return 1;
    } else if (pid > 0) { // 父进程
        close(pipe_parent_to_child[0]); // 关闭读端
        printf("Parent process: Sending data to child...
");
        write(pipe_parent_to_child[1], "Hello from parent", 18);
        close(pipe_parent_to_child[1]); // 关闭写端
        wait(NULL); // 等待子进程结束
    } else { // 子进程
        close(pipe_parent_to_child[1]); // 关闭写端
        char buffer[100];
        read(pipe_parent_to_child[0], buffer, sizeof(buffer));
        printf("Child process: Received data '%s'
", buffer);
        close(pipe_parent_to_child[0]); // 关闭读端
    }

    return 0;
}

在这个例子中，父进程通过管道向子进程发送一条消息，并等待子进程完成。子进程从管道中读取消息并打印出来。这种方式确保了父子进程之间的同步。