信号量的概念参见这里。 与消息队列和共享内存一样,信号量集也有自己的数据结构: struct semid_ds { struct ipc_perm sem_perm; /* Ownership a
我们使用过windows的都知道,当一个程序被卡死的时候不管怎样都没反应,这样我们就可以打开任务管理器直接强制性的结束这个进程,这个方法的实现就是和Linux上通过生成信号和捕获信号来实现相似的,运行过程中进程捕获到这些信号做出相应的操作使最终被终止。
1.假设p1先执行,执行到p(s), s-=1, 此时s=-1<0,进程阻塞,主动放弃cpu使用权,cpu调度执行p2,执行p2的具体任务,然后进行v(s),,s+=1,s=0,p2执行完毕。cpu调度继续执行p1,此时s=0,p1被唤醒,因此就达到了先执行p2后执行p1的同步关系。 2.假设p2先执行,首先执行具体的代码,然后进行v(s),s+=1,s=1>0,然后p2执行完毕。cpu调度执行p1,p1首先p(s),s-=1,s=0,然后执行具体的代码。同样也达到了先执行p2后执行p1的同步关系。 二.Linux下信号量实现同步,线程2先执行输出"hello",线程1后执行输出"world\n"的功能
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。
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。
函数原型:int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);
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,
并发 是指在某一时间段内能够处理多个任务的能力,而 并行 是指同一时间能够处理多个任务的能力。并发和并行看起来很像,但实际上是有区别的,如下图(图片来源于网络):
---- Hello、Hello大家好,我是木荣,今天我们继续来聊一聊Linux中多线程编程中的重要知识点,详细谈谈多线程中同步和互斥机制。 同步和互斥 互斥:多线程中互斥是指多个线程访问同一资源时同时只允许一个线程对其进行访问,具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序,即访问是无序的; 同步:多线程同步是指在互斥的基础上(大多数情况),通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。在大多数情况下,同步已经实现了互斥,特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源
文章主要介绍了在Linux系统中,如何利用自旋锁来实现线程之间的同步和互斥。主要包括了自旋锁的定义、工作原理、使用方式和注意事项,并通过实例介绍了如何在C语言中实现自旋锁。
事情是这样的,新装了一套 Linux 环境下的 19.9 RAC 环境,应用方要求关闭归档。本身此机器上有三个实例,均是近期新建的实例并安装 RU 19.9,先将节点二的实例关闭然后在节点一上关闭归档,前两个实例都完成了且正常启动,当第三个实例关闭归档时,在节点一上是正常启动了,但是在节点二启动数据库则报错了,如下图:
Linux 内核提供了一个遵守上面语义的旗标实现, 尽管术语有些不同. 为使用旗标, 内核 代码必须包含 <asm/semaphore.h>. 相关的类型是 struct semaphore; 实际旗标可以用 几种方法来声明和初始化. 一种是直接创建一个旗标, 接着使用 sema_init 来设定它:
# define RWSEM_ACTIVE_MASK 0xffffffffL
但是在libc库中,函数sem_open、sem_close、sem_unlink只有声明,并未实现。
生产者消费者模式就是通过一个容器来解决生产者和消费者的强耦合问题。生产者和消费者彼此之间不直接通讯,而通过阻塞队列来进行通讯,所以生产者生产完数据之后不用等待消费者处理,直接扔给阻塞队列,消费者不找生产者要数据,而是直接从阻塞队列里取,阻塞队列就相当于一个缓冲区,平衡了生产者和消费者的处理能力。这个阻塞队列就是用来给生产者和消费者解耦的。
几种进程间的通信方式:管道,FIFO,消息队列,他们的共同特点就是通过内核来进行通信(假设POSIX消息队列也是在内核中实现的,因为POSIX标准并没有限定它的实现方式)。向管道,FIFO,消息队列写入数据需要把数据从进程复制到内核,从这些IPC读取数据的时候又需要把数据从内核复制到进程。所以这种IPC方式往往需要2次在进程和内核之间进行数据的复制,即进程间的通信必须借助内核来传递。如下图所示:
前言:非常早之前就接触过同步这个概念了,可是一直都非常模糊。没有深入地学习了解过,最近有时间了,就花时间研习了一下《linux内核标准教程》和《深入linux设备驱动程序内核机制》这两本书的相关章节。趁刚看完,就把相关的内容总结一下。
本文介绍了Linux信号量、POSIX信号量、Linux条件变量和Linux线程同步基本概念,并通过代码示例展示了如何使用这些技术进行线程同步。
对于信号量我们并不陌生。信号量在计算机科学中是一个很容易理解的概念。本质上,信号量就是一个简单的整数,对其进行的操作称为PV操作。进入某段临界代码段就会调用相关信号量的P操作;如果信号量的值大于0,该值会减1,进程继续执行。相反,如果信号量的值等于0,该进程就会等待,直到有其它程序释放该信号量。释放信号量的过程就称为V操作,通过增加信号量的值,唤醒正在等待的进程。
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
在单线程的程序里,有两种基本的数据:全局变量和局部变量。但在多线程程序里,还有第三种数据类型:线程数据(TSD: Thread-Specific Data)。
实际上就是解释ucore的哲学家就餐怎么实现的,内核级别的信号量怎么实现的,之后给出自己关于用户级别的信号量的设计方案,比较两者异同。
生产者消费者问题:该问题描述了两个共享固定大小缓冲区的进程——即所谓的“生产者”和“消费者”——在实际运行时会发生的问题。生产者的主要作用是生成一定量的数据放到缓冲区中,然后重复此过程。与此同时,消费
如题,应届生除了要良好地掌握算法和数据结构以外,以下一些技能点列表希望对大家有帮助,有兴趣的朋友可以参考这个针对性地补缺补差。文章列出的技能点有的要求熟悉,有的了解即可,注意技能点前面的修饰词。如果没有明确给出“熟悉”“了解”等字眼,要求均为熟悉。 一、操作系统方面 多线程相关与线程之间同步技术 熟练使用(但不局限于)以下linux API linux下的线程创建、等待、获取线程id 1int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *
一、功能上的区别 posix和system v有什么区别/?现在在应用时应用那一标准 浮云484212 | 浏览 243 次 2014-11-06 10:36 2014-11-19 22:36 最佳答案 它们是有关信号量的两组程序设计接口函数。POSIX信号量来源于POSIX技术规范的实时扩展方案(POSIX Realtime Extension),常用于线程;system v信号量,常用于进程的同步。这两者非常相近,但它们使用的函数调用各不相同。前一种的头文件为semaphore.h,函数调用为sem_
zabbix_agentd [10555]: cannot create Semaphore: [28] No space left on device
UNIX/Linux 是多任务的操作系统,通过多个进程分别处理不同事务来实现,如果多个进程要进行协同工作或者争用同一个资源时,互相之间的通讯就很有必要了
项目中遇到一个bug,因为接入了几家越狱平台:91、同步推、PP助手,在设备上安装了三个应用,启用其中任意一个,另外二个启动后无法创建发送socket消息,从而导致游戏直接死在登录那里,再次点击登录时线程才会被唤醒(无法发送的原因定位到,是因为在调用sem_post方法后无法将线程唤醒)。之后我尝试将信号量改为条件变量,就再也没有遇到那个问题了。具体改写的几个方法:
国内几乎没啥说的,公司很多网站很多还不让上,用手机谷歌还可能会被领导批评,寻思回家查,还强制加班下班还很晚,这是又要马儿跑又要马儿不吃草啊。 源码中这块是这么写的
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。
管道可用于具有亲缘关系进程间的通信,有名管道除了具有管道所具有的功能外,它还允许无亲缘关系进程间的通信。
综述 在上一篇介绍了linux驱动的调试方法,这一篇介绍一下在驱动编程中会遇到的并发和竟态以及如何处理并发和竞争。 首先什么是并发与竟态呢?并发(concurrency)指的是多个执行单元同时、并行被执行。而并发的执行单元对共享资源(硬件资源和软件上的全局、静态变量)的访问则容易导致竞态(race conditions)。可能导致并发和竟态的情况有: SMP(Symmetric Multi-Processing),对称多处理结构。SMP是一种紧耦合、共享存储的系统模型,它的特点是多个CPU使用共同的系统总线
信号量,或称信号灯,其原理是一种数据操作锁的概念,本身不具备数据交换的功能,它负责协调各个进程,保证保证两个或多个关键代码段不被并发调用,确保公共资源的合理使用。信号量分为单值和多值两种。
摘要总结:本文介绍了一种基于Linux的进程间通信(IPC)机制,即System V IPC(Inter-Process Communication,进程间通信)中的消息队列(Message Queue,MQ)子系统。该子系统提供了在多个进程之间传递消息的功能,并通过Linux内核中的消息队列实现进程间的同步和通信。本文还介绍了如何使用消息队列实现进程间的同步和通信,以及可能出现的死锁问题。
对于基础类型操作,使用原子变量就可以做到线程安全,那原子操作是如何保证线程安全的呢?linux中的原子变量如下:
Linux互斥与同步 零、前言 一、Linux线程互斥 1、基本概念及引入 2、互斥量mutex介绍 3、互斥量的使用 4、互斥量原理 二、可重入/线程安全 1、基本概念 2、线程安全 3、重入函数 4、联系与区别 三、常见锁概念 四、Linux线程同步 1、基本概念 2、条件变量的使用 3、条件变量等待 4、条件变量使用规范 五、POSIX信号量 1、信号量概念及介绍 2、信号量的使用 零、前言 本章主要讲解学习Linux中对多线程的执行中的同步与互斥 一、Linux线程互斥 1、基本概念及引入 互
2.P操作(信号量值减一) 3.V操作(信号量值加一) 2和3步骤函数为: int semop(int semid ,struct sembuf *_sops ,size_t _nsops);
Linux 内核中的同步机制:原子操作、信号量、读写信号量、自旋锁的API、大内核锁、读写锁、大读者锁、RCU和顺序锁。 1、介绍 在现代操作系统里,同一时间可能有多个内核执行流在执行,即使单CPU内核也需要一些同步机制来同步不同执行单元对共享的数据的访问。 主流的Linux内核中的同步机制包括: 原子操作 信号量(semaphore) 读写信号量(rw_semaphore) 自旋锁spinlock 大内核锁BKL(Big Kernel Lock) 读写锁rwlock、 brlock(只包含在2.4内核中
NBU(Veritas NetBackup)是目前企业比较常用的备份软件,为了方便大家学习和使用,本文简单讲一下如何在虚拟机安装 NBU。
信号量(semaphore)本质上是一个计数器,用于多进程对共享数据对象的读取,它和管道有所不同,它不以传送数据为主要目的,它主要是用来保护共享资源(信号量也属于临界资源),使得资源在一个时刻只有一个进程独享。 在信号量进行PV操作时都为原子操作(因为它需要保护临界资源)。
前言: 使用了mlock,会把内存lock在内存中,不会被交换,在一定场景下,可以提高性能。 虚拟化场景下,qemu也可以选择lock住一部分内存,来提高Guest的性能。 下文来分析一下mlock的
生产者消费者模型(CP模型)是一种非常经典的设计,常常出现在各种 「操作系统」 书籍中,深受教师们的喜爱;这种模型在实际开发中还被广泛使用,因为它在多线程场景中是十分高效的!
信号量强调的是线程(或进程)间的同步:“信号量用在多线程多任务同步的,一个线程完成了某一个动作就通过信号量告诉别的线程,别的线程再进行某些动作(大家都在sem_wait的时候,就阻塞在那里)。当信号量为单值信号量时,也可以完成一个资源的互斥访问。信号量测重于访问者对资源的有序访问,在大多数情况下,同步已经实现了互斥,特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源。
想必各位读者在看了昨天的文章分享之后,大概对线程有了一个比较清楚的认识了,但是昨天讲的东西过于纯理论化,所以在昨天的基础上,今天我们就来进行实战演练,做到活学活用,废话不多说,直接开干吧。
前一段时间由于开题的事情一直耽搁了我搞Linux的进度,搞的我之前学的东西都遗忘了,非常烦躁的说,如今抽个时间把之前所学的做个小节。文章内容主要总结于《Linux程序设计第3版》。
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。
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。
因为现代操作系统是多处理器计算的架构,必然更容易遇到多个进程,多个线程访问共享数据的情况,如下图所示:
信号量是一种计数器,用来控制对多个进程/线程共享的资源进行访问。常和锁一同使用。 在某个进程/线程正在对某个资源进行访问时,信号量可以阻止另一个进程/线程去打扰。 生产者和消费者模型是信号量的典型使用。
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