linux内核的同步与互斥机制_linux内核同步互斥机制_linux 内核的同步机制 - 腾讯云开发者社区 - 腾讯云

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Linux中同步和互斥机制

下面是同步和互斥的设计原理以及在 Linux 中的实现方式： unsetunset同步（Synchronization）unsetunset 同步是指协调多个执行线程或进程的执行，以确保它们按照一定的顺序执行或在特定的条件下等待...常见的同步机制包括信号量、条件变量和屏障等。设计原理原子操作：原子操作是不可分割的操作，要么全部执行，要么都不执行。在同步中，原子操作是确保线程或进程安全执行的基本要素。...以上是在 Linux 中实现同步和互斥的一些常见机制。具体的选择取决于应用的需求，以及对性能和可维护性的权衡。...在下面的示例代码中，我将展示使用互斥锁（Mutex）和条件变量（Condition Variable）来实现简单的同步机制。这里使用了 POSIX 线程库的相关函数。...请注意，实际应用中的同步和互斥可能更加复杂，具体的设计取决于应用的需求。下面是一个简单的示例代码，演示了如何使用 Linux 中的 pthread_mutex_t 来实现互斥锁。

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Linux线程-互斥与同步

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、基本概念及引入互斥相关概念：临界资源：多线程执行流共享的资源就叫做临界资源临界区：每个线程内部，...访问临界资源的代码，就叫做临界区互斥：任何时刻，互斥保证有且只有一个执行流进入临界区，访问临界资源，通常对临界资源起保护作用原子性：不会被任何调度机制打断的操作，该操作只有两态，要么完成...避免死锁算法：死锁检测算法银行家算法四、Linux线程同步 1、基本概念同步概念与竞态条件：同步：在保证数据安全的前提下，让线程能够按照某种特定的顺序访问临界资源，

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linux内核同步机制

数据不一致：（data unconsistency）由竞争条件引起的数据破坏同步（synchronization）避免race conditions 锁：完成同步的手段（门锁，门后是临界区，只允许一个线程存在...）上锁解锁必须具备原子性原子性（象原子一样不可分割的操作）有序性（禁止指令重排）可见性（一个线程内的修改，另一个线程可见）内核同步常用方法原子操作 – 内核中类似于AtomicXXX，位于... 自旋锁 – 内核中通过汇编支持的cas，位于读-写自旋 – 类似于ReadWriteLock，可同时读，只能一个写读的时候是共享锁，...downwrite upwrite （多个写，可以分段写，比较少用）(分段锁）互斥体(mutex) – 特殊的信号量（二值信号量）完成变量 – 特殊的信号量（A发出信号给B，B等待在完成变量上）...vfork() 在子进程结束时通过完成变量叫醒父进程类似于(Latch) BKL：大内核锁（早期，现在已经不用）顺序锁（linux 2.6内核新增）： – 线程可以挂起的读写自旋锁序列计数器

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Linux驱动同步与互斥

的例子 1.2 同步与互斥的失败例子 1.2.1 失败例子1 1.2.2 失败例子2 1.2.3 失败例子3 1.3 原子操作的实现原理与使用 1.3.1 原子变量的内核操作函数 1.3.2 原子变量的内核实现...程序运行结果如下图所示: 1.2 同步与互斥的失败例子注意：本节在GIT上没有源码。一句话理解同步与互斥：我等你用完厕所，我再用厕所。什么叫同步？就是条件不允许，我要等等。什么是互斥？...感谢这篇文章： Linux内核同步机制之（四）：spin lock wowotech真是一个神奇的网站，里面Linux文章的作者统一标为“linuxer”，牛！...深入分析_linux_spinlock_实现机制深入分析Linux自旋锁 Linux内核同步机制之（四）：spin lock 1.6 信号量semaphore的实现 1.6.1 semaphore的内核结构体...现在我们讲的信号量是一种同步、互斥机制。

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Linux线程同步与互斥（一）

所有需要进行后续的访问控制：同步与互斥！先来一些概念： 1.临界资源：凡是被线程共享访问的资源都是临界资源。比如说打印数据到显示器，显示器就是一个临界资源。...2.临界区：我们写的代码中，访问临界资源的那段代码称为临界区。 3.需要对临界区进行保护，本质是对临界资源的保护。方法同步和互斥。...6.同步：一般而言，让访问临界资源的过程在安全的前提下（这个前提一般是互斥和原子性），让访问资源的执行流具有一定的顺序性！...这就保证了线程访问临界区的原子性！可重入与线程安全概念 1.线程安全：多个线程并发同一段代码时，不会出现不同的结果。常见对全局变量或者静态变量进行操作，并且没有锁保护的情况下，会出现该问题。...5.使用本地数据，或者通过制作全局数据的本地拷贝来保护全局数据。可重入与线程安全的关系 1.函数是可重入的，那就是线程安全的。

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linux 内核同步机制使用

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...3、信号量（semaphore） Linux内核的信号量在概念和原理上与用户态的System V的IPC机制信号量是一样的，但是它绝不可能在内核之外使用，因此它与System V的IPC机制信号量毫不相干...如果被保护的共享资源只在进程上下文和tasklet或timer上下文访问，那么应该使用与上面情况相同的获得和释放锁的宏，因为tasklet(linux中断处理机制中的软中断延迟机制)和timer是用软中断实现的

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Linux互斥与同步之原子操作

都运行起来后，flag的值应该会是多少？...没有什么多说的。...然后回到funcA打断的节点上，继续执行。因为以前执行了P1，导致eax中的值依然是0，所以funcA执行完后，flag还是为1。对于单CPU当执行系统调用的时候有中断发生，也会出现上述情况。...原子变量 Linux源码中定义了一个类型为atomic_t的原子变量。...iatomic_cmpxchg(v, old, new)比较old和v的值是否相等，如果相等，就把new赋值给v__atomic_add_unless(v, a, u)如果u不等与c,就将v+a复制给v

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Linux多线程【线程互斥与同步】

互斥 -> 互斥排斥：事件 A 与事件 B 不会同时发生比如多线程并发抢票场景中可以通过添加互斥锁的方式，来确保同一张票不会被多个线程同时抢到 3.1、互斥锁相关操作 3.1.1、互斥锁创建与销毁...即通过线程同步解决饥饿问题 ---- 原生线程库中提供了条件变量这种方式来实现线程同步逻辑链：通过条件变量 -> 实现线程同步 -> 解决饥饿问题条件变量：当一个线程互斥的访问某个变量时...队列是保证顺序性的重要工具 6.2、同步相关操作 6.2.1、条件变量创建与销毁作为出自原生线程库的条件变量，使用接口与互斥锁风格差不多，比如条件变量的类型为 pthread_cond_t...Linux多线程【线程互斥与同步】的全部内容了，在本文中，我们首先认识到了多线程并发访问而导致的数据不一致问题，并通过多线程抢票这一个实例验证了现象；然后着重学习了互斥锁相关知识，包括互斥锁的概念、操作...、原理，以及多线程与互斥锁的封装；最后简单学习了线程同步相关内容，重点在于对条件变量的理解及使用。

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linux内核级同步机制--futex

在面试中关于多线程同步，你必须要思考的问题一文中，我们知道glibc的pthread_cond_timedwait底层是用linux futex机制实现的。...理想的同步机制应该是没有锁冲突时在用户态利用原子指令就解决问题，而需要挂起等待时再使用内核提供的系统调用进行睡眠与唤醒。...为了解决上述问题，linux内核引入了futex机制，futex主要包括等待和唤醒两个方法：futex_wait和futex_wake，其定义如下 //uaddr指向一个地址，val代表这个地址期待的值...本文将深入分析futex的实现，让读者对于锁的最底层实现方式有直观认识，再结合之前的两篇文章（关于同步的一点思考-上和关于同步的一点思考-下）能对操作系统的同步机制有个全面的理解。...End Java中的ReentrantLock,Object.wait和Thread.sleep等等底层都是用futex进行线程同步，理解futex的实现能帮助你更好的理解与使用这些上层的同步机制。

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Linux内核同步机制之completion

Linux内核同步机制之completion 内核编程中常见的一种模式是，在当前线程之外初始化某个活动，然后等待该活动的结束。...这个活动可能是，创建一个新的内核线程或者新的用户空间进程、对一个已有进程的某个请求，或者某种类型的硬件动作，等等。在这种情况下，我们可以使用信号量来同步这两个任务。...然而，内核中提供了另外一种机制——completion接口。Completion是一种轻量级的机制，他允许一个线程告诉另一个线程某个工作已经完成。...结构与初始化 Completion在内核中的实现基于等待队列（关于等待队列理论知识在前面的文章中有介绍），completion结构很简单： struct completion { unsigned...是的，从上面的代码看到，和我们想的一样。内核也是这样做的。

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内核系统调用的实现和互斥机制

有感于最近在知乎看到了两个问题，分享一下对内核系统调用的实现和互斥机制的认识。...互斥机制但是因为在多核的情况下，多个CPU上会执行多个线程，如果多个线程同时请求内核访问同一个内核数据结构，那么就会引起竞态情况。所以内核需要实现访问资源的互斥机制。...，对内存进行互斥访问，下面是i386原子操作的实现。...如果在抢占式模式下并且支持在执行系统调用时被抢占，那么还是需要互斥和原子机制的，总而言之，存在竞态情况的，都需要保证共享数据的互斥访问。...内核实现的功能虽然没有使用多线程，但是通常底层是多核，上层是使用多进程/多线程的，所以内核为了保证互斥访问共享数据，需要实现一些原子操作和互斥机制。

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线程同步与互斥

lock_guard lock_guard是一个互斥量包装程序，它提供了一种方便的RAII（Resource acquisition is initialization ）风格的机制来在作用域块的持续时间内拥有一个互斥量...unique_lock是一个通用的互斥量锁定包装器，它允许延迟锁定，限时深度锁定，递归锁定，锁定所有权的转移以及与条件变量一起使用。...互斥量通过控制对数据的访问实现了同步，而条件变量允许根据实际的数据值来实现同步。没有条件变量，程序员就必须使用线程去轮询（可能在临界区），查看条件是否满足。这样比较消耗资源，因为线程连续繁忙工作。...2）计算机实现的最小粒度的同步机制并不是信号量，而是spinlock（自旋锁）一类的东西，因此，与其说spinlock可以基于信号量来实现，不如说，信号量本身就是靠spinlock实现的。...6）综上所述，信号量只能模拟锁，但不能模拟同步机制，同步机制需要锁+内存屏障，现成的锁往往自带内存屏障，所以内存屏障对于编程者而言是透明的，而许多编程者不知道这一点，试图用信号量模拟锁，这样一来程序就会

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多线程的同步与互斥

互斥锁可以让多个线程串行的访问资源（即有一个线程在访问资源时，其他线程只能等待），它也可以使得访问资源的动作变成原子性的； ---- 在介绍锁之前补充一些概念：原子性：要么不做，要么做完，它不会被调度机制打断...，只需要将锁作为参数传给类用以构造即可，不必再手动调用接口，且解锁过程就不需要我们显示的去调用；可重入与线程安全线程安全：多个线程并发同一段代码时，不会出现不同的结果。...已经持有锁的线程再去申请锁也是一种死锁，死锁产生有四个必要条件： 1.互斥：一个共享资源每次被一个执行流使用 2.请求与保持：一个执行流因请求资源而阻塞，对已有资源保持不放 3.不剥夺：一个执行流获得的资源在未使用完之前...，也就是说我一直占着资源做着无意义的动作，虽然不违反规定，但是造成了其他线程的饥饿问题；为了解决这个问题就提出了线程同步：同步：在保证数据安全的前提下，让线程能够按照某种特定的顺序访问临界资源，从而有效避免饥饿问题...条件变量通常配合互斥锁一起使用条件变量函数接口 #include //与互斥锁有些类似 //初始化 int pthread_cond_init(pthread_cond_t

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Linux内核同步机制之（一）：原子操作

在多CPU体系结构中，运行在两个CPU上的两个内核控制路径同时并行执行上面操作序列，有可能发生下面的场景： ?...二、对策对于那些有多个内核控制路径进行read-modify-write的变量，内核提供了一个特殊的类型atomic_t，具体定义如下： ?...具体的接口API函数整理如下： ? 三、ARM中的实现我们以atomic_add为例，描述linux kernel中原子操作的具体代码实现细节： ?...（4）我们先看ldrex和strex这两条汇编指令的使用方法。ldr和str这两条指令大家都是非常的熟悉了，后缀的ex表示Exclusive，是ARMv7提供的为了实现同步的汇编指令。..."Linux阅码场"是专业的Linux及系统软件技术交流社区，企业和Linux人才的连接枢纽。

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PV操作-同步与互斥

消费者与生产者单生产者与单消费者理解PV操作可以从消费者与生产者之间的关系入手。...对于后续的读进程，由于之前的读进程在申请到临界资源后会立即释放，因此信号量与申请前相同。不会堵塞后续的读进程。对于后续的写进程，由于之前的读进程在申请到临界资源后会立即释放，因此能够成功申请。...V(rw); // 释放临界资源 V(w); } } 吸烟者问题互斥隐藏在同步中 semaphore offer1=0,offer2=0,offer3=0,finish=0;...semaphore seats = 10; // 有十个座位的资源信号量 semaphore mutex = 1; // 取号机互斥的信号量 semaphore haveCustem...= 0; // 顾客与营业员同步，无顾客时营业员休息 process 营业员 { while (True) { P(haveCustem); // 有没有顾客需要服务

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linux线程间的同步与互斥知识点总结

在线程并发执行的时候,我们需要保证临界资源的安全访问,防止线程争抢资源,造成数据二义性。线程同步: 条件变量为什么使用条件变量?...是一种同步机制,一个线程用于修改这个变量使其满足其它线程继续往下执行的条件,其它线程则接收条件已经发生改变的信号。条件变量操作?...如果先解锁,锁被没有阻塞等待的线程拿到了,再把临界资源使用了,解锁后的singal就没意义了,也就是虚假唤醒; 先singal唤醒,再让唤醒的线程争抢锁,在linux下,有两个队列,一个是cond_wait...线程互斥: 互斥锁为什么使用互斥锁? 对临界资源同时间唯一访问,保护临界资源防止修改。场景:黄牛抢票互斥锁是什么? 是一个0/1计数器,1代表有资源能操作,0代表没有资源可以操作。...互斥锁操作? 初始化和销毁加锁—如果计数为1,置0,进行需要的操作;如果计数为0,则阻塞等待计数变为1 解锁—计数置为1 以上就是本次介绍的全部相关知识点，感谢大家的学习和对ZaLou.Cn的支持。

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【Linux】多线程 --- 线程同步与互斥+生产消费模型

互斥条件：一个资源每次只能被一个执行流使用，互斥其实就是加锁之后线程的串行执行。请求与保持条件：一个执行流由于请求资源而阻塞时，对自己已经获得的资源保持不放。...，所以对于生产者和消费者之间仅仅只有互斥关系是不够的，还需要有同步关系。...c.由于生产和消费的互斥与同步关系，提升了生产消费模型的效率。...原本的计划是先将单生成单消费一个阻塞队列实现的生成消费模型，但是吧这样有点简单了，我们直接上难点的，越难才能越加深大家对线程同步与互斥，阻塞队列，条件变量的使用等等的理解，所以我们直接实现下面那种生产消费模型的代码...，即为多生产多消费，并且实现两个阻塞队列，在这种复杂环境下依旧能够保持线程间的同步与互斥式的访问共享资源。

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分布式互斥与同步

学习极客时间《分布式技术原理与算法解析》 1....分布式互斥与同步# 2.1 分布式互斥# 在分布式系统里，访问临界资源，就叫分布式互斥；临界资源就是被互斥访问的共享资源。...分布式共识比较常用与区块链技术中。比如有5台服务器，其中一台进行了金钱转账，那么如何让另外4台服务器也达到一样的状态呢？这就是分布式共识要解决的问题。...ack回滚完成信息⑤ 协调者收到所有参与者的回复后，取消事务存在的问题： ① 同步阻塞问题。...④ 三阶段提交解决了二阶段提交同步阻塞问题和单点故障问题缺点：① 算法复杂度高优点：① 最终一致性② 异步执行③ 性能高④ 吞吐量高⑤ 无同步阻塞问题⑥无单点故障问题 2.5 分布式锁# 锁是实现多线程访问同一共享资源

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Linux线程同步与互斥(二)生产消费者模型

这里，就是生产与消费过程的互不干扰，称之为解耦。而超市作为大量进货的一方，一般不会进很少货，而是进很多，达到满足消费需求，因此可以看作是临时保存商品的地方，我们对应的是计算机中的缓冲区！...消费者和生产者的关系还有同步关系。...从而达到了消费者和生产者的同步与互斥关系。总结：“321”原则 3种关系：①生产者和生产者的互斥关系。②消费者和消费者的互斥关系。...③生产者和消费者的互斥（互斥是为了保证共享资源的安全性）、同步关系。 2种角色：生产者线程和消费者线程。 1个交易场所：一段特定结构的缓冲区。...这就只保证了生产者和消费者之间的互斥，保证了共享资源的安全性，但是没有维护好两者的同步关系！因此我们需要引入条件变量来维护同步关系！

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Linux内核同步机制之（二）：Per-CPU变量

作者：郭健出处：wowotech 前文：Linux内核同步机制之（一）：原子操作一、源由：为何引入Per-CPU变量？...虽然对性能造成影响，但是系统必须这么做，因为需要维持cache的同步。将一个共享memory变成Per-CPU memory本质上是一个耗费更多memory来解决performance的方法。...目前的内核的做法是在访问Per-CPU变量的时候disable preemptive，虽然没有能够完全避免使用锁的机制（disable preemptive也是一种锁的机制），但毫无疑问，这是一种代价比较小的锁...在include/linux/percpu.h文件中，定义了内核其他模块要使用per cpu机制使用的接口API以及相关数据结构的定义。..."Linux阅码场"是专业的Linux及系统软件技术交流社区，企业和Linux人才的连接枢纽。

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