Linux系统下的多线程遵循POSIX线程接口,称为 pthread。编写Linux下的多线程程序,需要使用头文件pthread.h,连接时需要使用库libpthread.a。顺便说一下,Linux 下pthread的实现是通过系统调用clone()来实现的。clone()是 Linux所特有的系统调用,它的使用方式类似fork,关于clone()的详细情况,有兴趣的读者可以去查看有关文档说明。下面我们展示一个最简单的 多线程程序 pthread_create.c。 一个重要的线程创建函数原型:
前面文章介绍了Linux下进程的创建、管理、使用、通信,了解了多进程并发;这篇文章介绍Linux下线程的基本使用。
在计算机科学和软件工程中,多线程编程是一项关键技能,尤其在当今多核处理器和高并发应用程序的背景下显得尤为重要。本文将全面探讨Linux环境下的线程编程,涵盖基本概念、线程创建与管理、线程同步、性能优化以及实际应用,通过详细的C++示例代码帮助读者深入理解并掌握这一技术。
编译的时候发现,报错对‘pthread_create’未定义的引用,由于pthread库不是Linux系统默认的库,连接时需要使用库libpthread.a,所以在使用pthread_create创建线程时,在编译中要加-lpthread参数:然后重新编译
Linux系统下的多线程遵循POSIX线程接口,称为 pthread。编写Linux下的多线程程序,需要使用头文件pthread.h,连接时需要使用库libpthread.a。顺便说一下,Linux 下pthread的实现是通过系统调用clone()来实现的。clone()是 Linux所特有的系统调用,它的使用方式类似fork,关于clone()的详细情况,有兴趣的读者可以去查看有关文档说明。下面我们展示一个最简单的 多线程程序 pthread_create.c。
pthread。编写Linux下的多线程程序,需要使用头文件pthread.h,连接时需要使用库libpthread.a。顺便说一下,Linux
多线程编程在现代软件开发中是如此的重要,以至于熟练使用多线程编程是一名合格的后台开发人员的基本功,注意,我这里用的是基本功一词。它是如此的重要,所以您应该掌握它。本文将介绍多线程的方方面面,从基础的知识到高级进阶。让我们开始吧。
早在LINUX2.2内核中。并不存在真正意义上的线程,当时Linux中常用的线程pthread实际上是通过进程来模拟的,也就是同过fork来创建“轻”进程,并且这种轻进程的线程也有个数的限制:最多只能有4096和此类线程同时运行。 2.4内核消除了个数上的限制,并且允许在系统运行中动态的调整进程数的上限,当时采用的是Linux Thread 线程库,它对应的线程模型是“一对一”,而线程的管理是在内核为的函数库中实现,这种线程得到了广泛的应用。但是它不与POSIX兼容。另外还有许多诸如信号处理,进程ID等方面的问题没有完全解决。 相似新的2.6内核中,进程调度通过重新的编写,删除了以前版本中的效率不高的算法,内核框架页也被重新编写。开始使用NPTL(Native POSIX Thread Library)线程库,这个线程库有以下几个目标: POSIX兼容,都处理结果和应用,底启动开销,低链接开销,与Linux Thread应用的二进制兼容,软硬件的可扩展能力,与C++集成等。 这一切是2.6的内核多线程机制更加完备。
这篇文章介绍Linux下线程的创建与基本使用案例,主要是案例代码为主;相关的函数详细介绍在上篇文章里已经介绍过了。
SDL 支持 多线程 编程 , 开发者 可以 创建多个线程 , 来执行不同的任务 , 如开启多个线程同时处理
线程是进程内部的一个执行流,作为 CPU 运行的基本单位,对于线程的合理控制与任务的执行效率息息相关,因此掌握线程基本操作(线程控制)是很有必要的
大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。 引子 在编译2.6内核的时候,你会在编译选项中看到[*] Enable futex support这一项,上网查,有的资料会告诉你”不选这个内核不一定能正确的运行使用glibc的程序”,那futex是什么?和glibc又有什么关系呢? 1. 什么是Futex Futex 是Fast Userspace muTexes的缩写,由Hubertus Franke, Matthew Kirkwood, Ingo Molnar and Rusty Russell共同设计完成。几位都是linux领域的专家,其中可能Ingo Molnar大家更熟悉一些,毕竟是O(1)调度器和CFS的实现者。 Futex按英文翻译过来就是快速用户空间互斥体。其设计思想其实 不难理解,在传统的Unix系统中,System V IPC(inter process communication),如 semaphores, msgqueues, sockets还有文件锁机制(flock())等进程间同步机制都是对一个内核对象操作来完成的,这个内核对象对要同步的进程都是可见的,其提供了共享 的状态信息和原子操作。当进程间要同步的时候必须要通过系统调用(如semop())在内核中完成。可是经研究发现,很多同步是无竞争的,即某个进程进入 互斥区,到再从某个互斥区出来这段时间,常常是没有进程也要进这个互斥区或者请求同一同步变量的。但是在这种情况下,这个进程也要陷入内核去看看有没有人 和它竞争,退出的时侯还要陷入内核去看看有没有进程等待在同一同步变量上。这些不必要的系统调用(或者说内核陷入)造成了大量的性能开销。为了解决这个问 题,Futex就应运而生,Futex是一种用户态和内核态混合的同步机制。首先,同步的进程间通过mmap共享一段内存,futex变量就位于这段共享 的内存中且操作是原子的,当进程尝试进入互斥区或者退出互斥区的时候,先去查看共享内存中的futex变量,如果没有竞争发生,则只修改futex,而不 用再执行系统调用了。当通过访问futex变量告诉进程有竞争发生,则还是得执行系统调用去完成相应的处理(wait 或者 wake up)。简单的说,futex就是通过在用户态的检查,(motivation)如果了解到没有竞争就不用陷入内核了,大大提高了low-contention时候的效率。 Linux从2.5.7开始支持Futex。 2. Futex系统调用 Futex是一种用户态和内核态混合机制,所以需要两个部分合作完成,linux上提供了sys_futex系统调用,对进程竞争情况下的同步处理提供支持。 其原型和系统调用号为 #include <linux/futex.h> #include <sys/time.h> int futex (int *uaddr, int op, int val, const struct timespec *timeout,int *uaddr2, int val3); #define __NR_futex 240 虽然参数有点长,其实常用的就是前面三个,后面的timeout大家都能理解,其他的也常被ignore。 uaddr就是用户态下共享内存的地址,里面存放的是一个对齐的整型计数器。 op存放着操作类型。定义的有5中,这里我简单的介绍一下两种,剩下的感兴趣的自己去man futex FUTEX_WAIT: 原子性的检查uaddr中计数器的值是否为val,如果是则让进程休眠,直到FUTEX_WAKE或者超时(time-out)。也就是把进程挂到uaddr相对应的等待队列上去。 FUTEX_WAKE: 最多唤醒val个等待在uaddr上进程。 可见FUTEX_WAIT和FUTEX_WAKE只是用来挂起或者唤醒进程,当然这部分工作也只能在内核态下完成。有些人尝试着直接使用futex系统调 用来实现进程同步,并寄希望获得futex的性能优势,这是有问题的。应该区分futex同步机制和futex系统调用。futex同步机制还包括用户态 下的操作,我们将在下节提到。 3. Futex同步机制 所有的futex同步操作都应该从用户空间开始,首先创建一个futex同步变量,也就是位于共享内存的一个整型计数器。 当 进程尝试持有锁或者要进入互斥区的时候,对futex执行”down”操作,即原子性的给futex同步变量减1。如果同步变量变为0,则没有竞争发生, 进程照常执行。如果同步变量是个负数,则意味着有竞争发生,需要调用futex系统调用的futex_wait操作休眠当前进程。 当进程释放锁或 者要离开互斥区的时候,对futex进行”up”操作,
上面讲的自旋锁,信号量和互斥锁的实现,都是使用了原子操作指令。由于原子操作会 lock,当线程在多个 CPU 上争抢进入临界区的时候,都会操作那个在多个 CPU 之间共享的数据 lock。CPU 0 操作了 lock,为了数据的一致性,CPU 0 的操作会导致其他 CPU 的 L1 中的 lock 变成 invalid,在随后的来自其他 CPU 对 lock 的访问会导致 L1 cache miss(更准确的说是communication cache miss),必须从下一个 level 的 cache 中获取。
RCU(Read-Copy Update)是数据同步的一种方式,在当前的Linux内核中发挥着重要的作用。RCU主要针对的数据对象是链表,目的是提高遍历读取数据的效率,为了达到目的使用RCU机制读取数据的时候不对链表进行耗时的加锁操作。这样在同一时间可以有多个线程同时读取该链表,并且允许一个线程对链表进行修改(修改的时候,需要加锁)。RCU适用于需要频繁的读取数据,而相应修改数据并不多的情景,例如在文件系统中,经常需要查找定位目录,而对目录的修改相对来说并不多,这就是RCU发挥作用的最佳场景。 Linux内核源码当中,关于RCU的文档比较齐全,你可以在 /Documentation/RCU/ 目录下找到这些文件。Paul E. McKenney 是内核中RCU源码的主要实现者,他也写了很多RCU方面的文章。他把这些文章和一些关于RCU的论文的链接整理到了一起。http://www2.rdrop.com/users/paulmck/RCU/ 在RCU的实现过程中,我们主要解决以下问题: 1,在读取过程中,另外一个线程删除了一个节点。删除线程可以把这个节点从链表中移除,但它不能直接销毁这个节点,必须等到所有的读取线程读取完成以后,才进行销毁操作。RCU中把这个过程称为宽限期(Grace period)。 2,在读取过程中,另外一个线程插入了一个新节点,而读线程读到了这个节点,那么需要保证读到的这个节点是完整的。这里涉及到了发布-订阅机制(Publish-Subscribe Mechanism)。 3, 保证读取链表的完整性。新增或者删除一个节点,不至于导致遍历一个链表从中间断开。但是RCU并不保证一定能读到新增的节点或者不读到要被删除的节点。 宽限期
多线程编程已经成为了现代软件开发的重要组成部分。对于Linux操作系统而言,多线程的支持和实现更是被广泛应用。本文将通过详细解析Linux操作系统中的多线程概念、线程的创建与管理、同步与互斥、线程间通信等方面,并结合示例代码,来深入探讨Linux的多线程编程。
系统编程课上遇到的一个问题:Linux下,如果一个 pthread_create 创建的线程没有被 pthread_join 回收,是否会和僵尸进程一样,产生“僵尸线程”?
多线程编程是一种利用操作系统的多任务处理机制,以实现程序并发执行的编程模型。在Linux环境下,使用线程可以充分利用多核处理器的优势,提高程序的性能。然而,多线程编程涉及到共享资源的访问,需要特别注意资源同步问题,以避免竞态条件和数据不一致性。
int make_server_socket(int port);//1 void handleAccept(int socket_fd);//2 int main(int ac, char *av[]) { int tcp_socket = make_server_socket(8888); if (tcp_socket == -1) { exit(0); } thread t;//3 while (1) { int
Linux内核在2.2版本中引入了类似线程的机制。Linux提供的vfork函数可以创建线程,此外Linux还提供了clone来创建一个线程,通过共享原来调用进程的地址空间,clone能像独立线程一样工作。Linux内核的独特,允许共享地址空间,clone创建的进程指向了父进程的数据结构,从而完成了父子进程共享内存和其他资源。clone的参数可以设置父子进程共享哪些资源,不共享哪些资源。实质上Linux内核并没有线程这个概念,或者说Linux不区分进程和线程。Linux喜欢称他们为任务。除了clone进程以外,Linux并不支持多线程,独立数据结构或内核子程序。但是POSIX标准提供了Pthread接口来实现用户级多线程编程。
Bionic库是Android的基础库之一,也是连接Android系统和Linux系统内核的桥梁,Bionic中包含了很多基本的功能模块,这些功能模块基本上都是源于Linux,但是就像青出于蓝而胜于蓝,它和Linux还是有一些不一样的的地方。同时,为了更好的服务Android,Bionic中也增加了一些新的模块,由于本次的主题是Androdi的跨进程通信,所以了解Bionic对我们更好的学习Android的跨进行通信还是很有帮助的。
TiFlash 初期存在一个棘手的问题:对于复杂的小查询,无论增加多少并发,TiFlash 的整机 CPU 使用率都远远不能打满。如下图:
下面继续分析线程池如何管理运行线程,其实就一句话,维护一个线程队列,然后对这个线程队列进行存取操作
linux下的 pthread 是一个整形,而 id 是一个自定义类型, get_id 即打印线程id
操作系统中的经典定义: 进程:资源分配单位。 线程:调度单位。 操作系统中用PCB(Process Control Block, 进程控制块)来描述进程。Linux中的PCB是task_struct结构体。
进程与线程之间是有区别的,不过linux内核只提供了轻量进程的支持,未实现线程模型。Linux是一种“多进程单线程”的操作系统。Linux本身只有进程的概念,而其所谓的“线程”本质上在内核里仍然是进程。
我们知道,Java程序的运行需要一个运行时环境,即:JVM,启动Java进程即启动了一个JVM。 因此,所谓停止Java进程,本质上就是关闭JVM。 那么,哪些情况会导致JVM关闭呢?
线程(thread)技术早在60年代就被提出,但真正应用多线程到操作系统中去,是在80年代中期,solaris是这方面的佼佼者。传统的Unix也支持线程的概念,但是在一个进程(process)中只允许有一个线程,这样多线程就意味着多进程。现在,多线程技术已经被许多操作系统所支持,包括Windows/NT,当然,也包括Linux。 为什么有了进程的概念后,还要再引入线程呢?使用多线程到底有哪些好处?什么的系统应该选用多线程?我们首先必须回答这些问题。 使用多线程的理由之一是和进程相比,它是一种非常”节俭”的多任务操作方式。我们知道,在Linux系统下,启动一个新的进程必须分配给它独立的地址空间,建立众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段,这是一种”昂贵”的多任务工作方式。而运行于一个进程中的多个线程,它们彼此之间使用相同的地址空间,共享大部分数据,启动一个线程所花费的空间远远小于启动一个进程所花费的空间,而且,线程间彼此切换所需的时间也远远小于进程间切换所需要的时间。据统计,总的说来,一个进程的开销大约是一个线程开销的30倍左右,当然,在具体的系统上,这个数据可能会有较大的区别。 使用多线程的理由之二是线程间方便的通信机制。对不同进程来说,它们具有独立的数据空间,要进行数据的传递只能通过通信的方式进行,这种方式不仅费时,而且很不方便。线程则不然,由于同一进程下的线程之间共享数据空间,所以一个线程的数据可以直接为其它线程所用,这不仅快捷,而且方便。当然,数据的共享也带来其他一些问题,有的变量不能同时被两个线程所修改,有的子程序中声明为static的数据更有可能给多线程程序带来灾难性的打击,这些正是编写多线程程序时最需要注意的地方。 除了以上所说的优点外,不和进程比较,多线程程序作为一种多任务、并发的工作方式,当然有以下的优点: 1) 提高应用程序响应。这对图形界面的程序尤其有意义,当一个操作耗时很长时,整个系统都会等待这个操作,此时程序不会响应键盘、鼠标、菜单的操作,而使用多线程技术,将耗时长的操作(time consuming)置于一个新的线程,可以避免这种尴尬的情况。 2) 使多CPU系统更加有效。操作系统会保证当线程数不大于CPU数目时,不同的线程运行于不同的CPU上。 3) 改善程序结构。一个既长又复杂的进程可以考虑分为多个线程,成为几个独立或半独立的运行部分,这样的程序会利于理解和修改。 下面我们先来尝试编写一个简单的多线程程序。
1、登录Terminal,执行:cat /proc/cpuinfo,就会显示出主机的CPU详细参数,如内核、频率、型号等等,以下是我Linux 系统主机的CPU:
1、Nodejs 1) 简单的说 Node.js 就是运行在服务端的 JavaScript。 2) Node.js 是一个基于Chrome JavaScript 运行时建立的一个平台。 3) Node.js是一个事件驱动I/O服务端JavaScript环境,基于Google的V8引擎,V8引擎执行Javascript的速度非常快,性能非常好。 4) 我们写下的js代码,是在单线程的环境中执行,但nodejs本身不是单线程的。如果我们在代码中调用了nodejs提供的异步api(如IO等),它们可能是通过底层的
signal包的核心是使用signal.signal()函数来预设(register)信号处理函数,如下所示:
我们都知道Linux的IO模型有阻塞、非阻塞、SIGIO、多路复用(select,epoll)、AIO(异步I/O)等。
1、简介: RCU(Read-Copy Update)是数据同步的一种方式,在当前的Linux内核中发挥着重要的作用。 RCU主要针对的数据对象是链表,目的是提高遍历读取数据的效率,为了达到目的使用RCU机制读取数据的时候不对链表进行耗时的加锁操作。这样在同一时间可以有多个线程同时读取该链表,并且允许一个线程对链表进行修改(修改的时候,需要加锁)。 2、应用场景: RCU适用于需要频繁的读取数据,而相应修改数据并不多的情景,例如在文件系统中,经常需要查找定位目录,而对目录的修改相对来说并不多,这就是RCU发
经常和Linux打交道的童鞋都知道,load averages是衡量机器负载的关键指标,但是这个指标是怎样定义出来的呢?
经常和 Linux 打交道的童鞋都知道,load averages 是衡量机器负载的关键指标,但是这个指标是怎样定义出来的呢?
哈喽,我是子牙。十余年技术生涯,一路披荆斩棘从技术小白到技术总监到JVM专家到创业。技术栈如汇编、C语言、C++、Windows内核、Linux内核。特别喜欢研究虚拟机底层实现,对JVM有深入研究。分享的文章偏硬核,很硬的那种。
(1)复制的内容不同。strcpy只能复制字符串,而memcpy可以复制任意内容,例如字符数组、整型、结构体、类等。
java在企业级项目开发中,无论是强制性的功能需要,还是为了简便java的实现,需要调用服务器命令脚本来执行。在java中,RunTime.getRuntime().exec()就实现了这个功能。 用法: public Process exec(String command)-----在单独的进程中执行指定的字符串命令。 public Process exec(String [] cmdArray)---在单独的进程中执行指定命令和变量
豌豆贴心提醒,本文阅读时间5分钟 来源:伯乐在线 原文:http://python.jobbole.com/87498/ 引言&动机 考虑一下这个场景,我们有10000条数据需要处理,处理每条数据需要花费1秒,但读取数据只需要0.1秒,每条数据互不干扰。该如何执行才能花费时间最短呢? 在多线程(MT)编程出现之前,电脑程序的运行由一个执行序列组成,执行序列按顺序在主机的中央处理器(CPU)中运行。无论是任务本身要求顺序执行还是整个程序是由多个子任务组成,程序都是按这种方式执行的
这篇文章介绍Linux下线程同步与互斥机制–互斥锁,在多线程并发的时候,都会出现多个消费者取数据的情况,这种时候数据都需要进行保护,比如: 火车票售票系统、汽车票售票系统一样,总票数是固定的,但是购票的终端非常多。
线程1的功能就是输1,线程2的功能就是输出2,以此类推……现在有四个文件ABCD初始都为空
原子操作就是在多线程程序中“最小的且不可并行化的”操作,意味着多个线程访问同一个资源时,有且仅有一个线程能对资源进行操作。通常情况下原子操作可以通过互斥的访问方式来保证,例如Linux下的互斥锁(mutex),Windows下的临界区(Critical Section)等。下面看一个Linux环境使用POSIX标准的pthread库实现多线程下的原子操作:
如果需要多个进程合作来完成某个任务,那个可能会存在资源争用或者其他一些意想不到的问题,这个时候,就需要通过实现进程同步来防止问题的产生。
一、课程介绍 UNIX/Linux环境C语言,借助学习操作系统的接口的方法来学习、理解操作系统的 运行机制以及一些网络协议 C/C++、数据结构和算法 与平台无关,重点是算法逻辑 Uinx/Linux/Android/IOS 平台相关,系统接口 嵌入式/驱动/移植 硬件相关,硬件接口
int pthread_create(pthread_t *restrict tidp,const pthread_attr_t *restrict_attr,void*(*start_rtn)(void*),void *restrict arg);
注:pthread_exit或者return返回的指针所指向的内存单元必须是全局的或者是用malloc分配的,不能在线程函数的栈上分配,因为当其它线程得到这个返回指针时线程函数已经退出了
在操作系统和程序设计中,sleep和wait是两个经常被提及的概念,它们各自具有独特的功能和用途。了解这两者之间的区别对于编写高效和稳定的程序至关重要。本文将深入探讨sleep和wait之间的主要差异。
多线程编程是开发中经常用的技术,多数情况下,我们只是知道怎么启线程、回收线程以及常规的一些用法,对于其具体技术细节以及还有哪些巧妙的用法并未挖掘。
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