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。
在做性能测试中不断思考java应用,性能怎么观察,怎么通过方法定位到代码,是否有通用步骤,通过查找资料与参考前人的知识总结,才有如下文章,话说知道不等于会,会不等于能运用,只有不断有意识的去练习才能掌握。总之,这属于基础技能,有了这层基础,再去使用高级版的工具(如阿里的Arthas),也就顺风顺水,水到渠成。
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。
线程同步可以说在日常开发中是用的很多,但对于其内部如何实现的,一般人可能知道的并不多。本篇文章将从如何实现简单的锁开始,介绍linux中的锁实现futex的优点及原理。
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?
wq = create_singlethread_workqueue("mydrv");
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
1. 首先我们来看一个现象,当只有第一行代码时,编译是能通过的,但会报warning,当加了第二行代码时,编译无法通过,报error。 第一行代码能编过的原因是权限缩小,虽然ptr是可读可写的权限,但在指向常量字符串"hello world"之后,ptr的权限就变为了只读,所以如果仅仅修改一下权限,g++并不会报错,只是报个warning罢了,但当解引用ptr,将ptr指向的内容修改为"H"字符串后,编译器就会报错了,因为我们说ptr的权限是只读,因为常量字符串是不可修改的,你现在进行了ptr指向内容的修改,编译器则一定会报错。
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
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。
在多年前,linux还没有支持对称多处理器SMP的时候,避免并发数据访问相对简单。
一切互斥操作的依赖是 自旋锁(spin_lock),互斥量(semaphore)等其他需要队列的实现均需要自选锁保证临界区互斥访问。
进程是指计算机中已运行的程序。进程本身不是基本的运行单位,而是线程的容器。程序本身只是指令、数据及组织形式的描述,而进程才是程序真正的运行实体。在Linux内核中,进程又称为任务(task),进程的虚拟地址空间可以分为用户虚拟地址空间和内核虚拟地址空间,所有进程共享内核虚拟地址空间,又各自拥有独立的用户虚拟地址空间。
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
目前越来越多的应用程序采用事件驱动的方式实现功能,如何高效地利用系统资源实现通知的管理和送达就愈发变得重要起来。在Linux系统中,eventfd是一个用来通知事件的文件描述符,timerfd是的定时器事件的文件描述符。二者都是内核向用户空间的应用发送通知的机制,可以有效地被用来实现用户空间的事件/通知驱动的应用程序。
答:栈溢出发生的时候,栈顶指针(SP - Stack Pointer)一定会超出栈的范围,所以也可以在发生线程切换的时候,检测SP指向的地址是否超过了栈的内存限定。
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。
通过对线程与线程控制的相关知识点的编程学习和锻炼,培养学生们对线程相关实例问题的分析与解决能力。
除了原子操作,中断屏蔽,自旋锁以及自旋锁的衍生锁之外,在Linux内核中还存在着一些其他同步互斥的手段。
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:
Oh, My God! 是死锁问题。尽管报错不多,对性能目前看来也无太大影响,但还是需要解决,保不齐哪天成为性能瓶颈。
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,
所谓实时,就是一个特定任务的执行时间必须是确定的,可预测的,并且在任何情况下都能保证任务的时限(最大执行时间限制)。实时又分软实时和硬实时,所谓软实时,就是对任务执行时限的要求不那么严苛,即使在一些情况下不能满足时限要求,也不会对系统本身产生致命影响,例如,媒体播放系统就是软实时的,它需要系统能够在1秒钟播放24帧,但是即使在一些严重负载的情况下不能在1秒钟内处理24帧,也是可以接受的。所谓硬实时,就是对任务的执行时限的要求非常严格,无论在什么情况下,任务的执行实现必须得到绝对保证,否则将产生灾难性后果,例如,飞行器自动驾驶和导航系统就是硬实时的,它必须要求系统能在限定的时限内完成特定的任务,否则将导致重大事故,如碰撞或爆炸等。
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。
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
桔妹导读:死锁是多线程和分布式程序中常见的一种严重问题。死锁是毁灭性的,一旦发生,系统很难或者几乎不可能恢复;死锁是随机的,只有满足特定条件才会发生,而如果条件复杂,虽然发生概率很低,但是一旦发生就非常难重现和调试。使用锁而产生的死锁是死锁中的一种常见情况。Linux 内核使用 Lockdep 工具来检测和特别是预测锁的死锁场景。然而,目前 Lockdep 只支持处理互斥锁,不支持更为复杂的读写锁,尤其是递归读锁(Recursive-read lock)。因此,Lockdep 既会出现由读写锁引起的假阳性预测错误,也会出现假阴性预测错误。
引入线程是为了更为精细粒度的分配CPU时间片,节省系统公共资源,更为充分和有效的配置有限运算能力
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
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。
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。
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。
与线程有关的函数构成了一个完整的系列,大多数函数名都是以“pthread_”为开头的,要使用这些函数需要引入头文件pthread.h。链接这些线程函数库需要使用编译器命令的-lpthread选项。
这里也能解释为什么对于常量字符串类型为什么不能修改了,因为要修改的时候会从虚拟地址转化成物理地址,然后检查权限是否可以修改等等。
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:
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
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”?
简单来说,深度睡眠的进程必须等待资源来了才能醒,在此之前,甚至你给它发任何的信号,它都不可能醒来。
Linux系统中的load average是SRE工程师经常关注的指标,也是SRE工程师在面试时候经常会被问到的问题,大家用它来判断CPU的工作负载,一般这个值如果是CPU核心数的多倍时,我们就认为CPU负载很高,需要处理,这样的认识对吗?
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。
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。
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
OSTEP中有一段Linux下的互斥锁源代码没有很细研读,今日被tdl,ldl一阵教诲,有所醍醐灌顶。以此笔记。
对于在校学习期间的计算机、软件工程的学生来说,只要学到 Java 多线程,就开始犯迷糊了!
当在try_to_wake_up/wake_up_process和wake_up_new_task中唤醒进程时, 内核使用全局check_preempt_curr看看是否进程可以抢占当前进程可以抢占当前运行的进程. 请注意该过程不涉及核心调度器.
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