进程同步 回顾:进程具有异步性的特征，即各个并发执行的进程以各自独立的，不可预知的速度向前推进 但进程的异步性在有些情况下可能会影响程序的正常运行，以上图的管道通信为例，进程1负责写入数据，进程...2负责读取数据，只有进程1将管道数据填满后进程2才能成功取到数据，但两个进程并发执行，无法确定读写数据操作的先后顺序，而实际情况又要求必须先写后读的方式执行，此时就需要通过进程同步解决相关问题 进程同步亦称直接制约关系...互斥亦称间接制约关系。...临界区有时也称为临界段 进程互斥需要遵循的原则 为了实现对临界资源的互斥访问，同时保证系统整体性能，进程互斥需要遵循以下原则 空闲让进：临界区空闲时，可以允许一个请求进入临界区的进程立即进入临界区 忙则等待...不过依然没有遵循“让权等待”原则 进程同步的硬件实现方法 中断屏蔽方法 利用“开/关中断指令”实现（与原语的实现思想相同，即在某进程开始访问临界区到结束访问位置都不允许被中断，也就不能发生进程切换，因此也不可能发生两个溶蚀访问临界区的情况
什么是进程同步 2. 什么是进程互斥 知识回顾与重要考点 知识总览 1. 什么是进程同步 2. 什么是进程互斥 宏观上同时，微观上实际还是交替访问资源 知识回顾与重要考点
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...内核中的同步与互斥的实现，需要先了解一下内联汇编：在C函数中使用汇编代码。...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？...同步与互斥经常放在一起讲，是因为它们之的关系很大，“互斥”操作可以使用“同步”来实现。我“等”你用完厕所，我再用厕所。这不就是用“同步”来实现“互斥”吗？...1.4 Linux锁的介绍与使用 本节参考： [detail] [datail] 1.4.1 锁的类型 Linux内核提供了很多类型的锁，它们可以分为两类： ① 自旋锁(spinning lock
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，...如果多个线程同时要求执行临界区的代码，并且临界区没有线程在执行，那么只能允许一个线程进入该临界区 如果线程不在临界区中执行，那么该线程不能阻止其他线程进入临界区 注：要做到这三点，本质上就是需要一把锁，Linux...，四个条件缺一不可 避免死锁： 破坏死锁的四个必要条件 加锁顺序一致 避免锁未释放的场景 资源一次性分配 避免死锁算法： 死锁检测算法 银行家算法 四、Linux
image.png 首先还是看这张图，对我们当前正在学习的地方做一个定位： image.png 上一篇笔记我们已经讲了进程的相关概念和进程控制的知识，这篇笔记则涉及到了进程同步与进程互斥。...进程同步与进程互斥 1.1 进程同步 问题： 在多道批处理系统中，多个进程是并发执行的，而并发执行的进程具有异步性，也就是说，各个进程以各自独立的、不可预知的速度向前推进。这样会带来什么问题呢？...与进程同步相关的也就是直接制约关系，指的是多个进程一起完成某个任务，这些进程因为合作、因为需要在某些位置上协调他们的工作次序而产生了某些制约关系。...与进程互斥相关的也就是间接制约关系，指的是当 A 进程在访问某个临界资源时，另一个也想要访问该资源的 B 进程就必须等着，直到 A 进程访问结束并释放资源后，B 进程才能去访问。...换句话说，双标志先检查法并不能保证互斥访问资源，它违背了“忙则等待”的原则。 ③ 双标志后检查法 双标志后检查法与先检查法的区别在于，它是先“上锁”后“检查”。
通俗的对比一下进程互斥和进程同步： 进程同步：进程 A 应在进程 B 之前执行 进程互斥：进程 A 和进程 B 不能在同一时刻执行 从上不难看出，「进程互斥是一种特殊的进程同步」，即逐次使用临界资源，也是对进程使用资源的先后执行次序的一种协调...常见的进程同步与互斥机制 常见的进程同步与互斥机制有两种： 信号量与 PV 操作 管程 ① 信号量与 PV 操作 ❝包交包会！看完下面这段解释你绝对能够明白 PV 操作是啥。...缺少 P 操作就不能保证对临界资源的互斥访问，缺少 V 操作就会导致临界资源永远得不到释放、处于等待态的进程永远得不到唤醒。 实现进程同步 回顾一下进程同步，就是要各并发进程按要求有序地运行。...生产者和消费者问题 下面我们利用信号量和 PV 操作来解决经典的进程同步和互斥问题：生产者和消费者问题。...由题可知，生产者、消费者共享一个初始为空、大小为 n 的缓冲区，我们从题目中提炼出同步与互斥关系： 同步关系 1：只有缓冲区没满时（优先级高），生产者才能把产品放入缓冲区（优先级低），否则必须等待 同步关系
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。...方法同步和互斥。 4.互斥：在任意时刻，只允许一个执行流访问某段代码（访问某部分资源），称之为互斥。...互斥量接口 首先定义一个互斥量： 互斥变量使用特定的数据类型:pthread_mutex_t。 pthread_mutex_t mtx; 初始化互斥量 初始化互斥量有两种方法： ①静态分配。...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。...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。 2.函数是不可重入的，那就不能由多个线程使用，有可能引发线程安全问题。
“ 同步互斥，又是一个必须掌握的知识点” 操作系统的进程同步与互斥主要是介绍了，由于多道程序设计带来的并发性，内存中运行多个进程并发运行。...而临界资源只能被这些进程互斥的访问。 主要的重点冷月做出了标识，知识点如下图（pdf版或xmind源文件请私聊我：操作系统）。 ?...冷月点睛 进程同步与互斥 同步 由于并发带来的异步性，进程的推进速度为止；但是有些进程的工作推进需要一定的先后顺序，所以需要同步来解决这种问题 互斥 临界资源：一次只允许一个进程使用的资源 临界区：访问临界资源的那段代码...空闲让进：临界资源空闲则运行进程使用 忙则等待:临界资源被暂用则其他请求该资源的进程等待 有限等待：进程等待的时间必须有限，防止进程饥饿 让权等待: 需要等待的进程让出处理器资源，防止忙等 实现临界区互斥的基本方法...整型信号量 只采用一个整数变量来记录临界资源的数量 记录型信号量 s.value 表示临界资源的数量 s.L 表示等待队列 实现同步 找出前后关系 前者后面V ；后者前排 P 信号量初值0 实现互斥
image.png 在上一篇笔记中，我们介绍到了通过信号量机制解决进程同步和进程互斥问题的原理，不过，在遇到实际问题的时候，信号量机制到底是如何发挥作用的呢？...整个过程可能存在各种进程切换的情况，但是无论哪种情况，都可以保证做到进程同步和进程互斥，并且这是在不借助互斥信号量的前提下做到的。基于这个原因，我们在这里可以不使用互斥信号量。 3....每次供应者提供其中两种材料，其中一个抽烟者拿着这两种材料与自己的材料结合进行抽烟，抽完再发送信号给供应者，供应者重新供应材料。整个过程按照三个抽烟者轮流抽烟的顺序循环往复。...也就是说，这里的互斥问题是读写互斥的问题，但与之前不同的是，除了实现读写的互斥，我们还要实现读读的“不互斥”。...对于哲学家，从 0 到 4 进行编号，由于哲学家按照圆桌首尾连接，所以某个哲学家左右两边的筷子编号与自己本身的编号相关。以哲学家 i 为例，它左边的筷子编号是 i。
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...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...至于互斥锁+条件变量的实战：生产者消费者模型将会在下一篇文章中完成 ---- 相关文章推荐 Linux多线程 =====:> 【初始多线程】、【线程控制】 Linux进程信号...= :> 【软硬链接与动静态库】、【深入理解文件系统】、【模拟实现C语言文件流】、【重定向及缓冲区理解】、【文件理解与操作】 Linux进程控制 ===== :> 【简易版bash】、【进程程序替换...】、【vim】、Linux 权限理解和学习、听说Linux基础指令很多？
原子变量 Linux源码中定义了一个类型为atomic_t的原子变量。...i)给原子变量v设置为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
对于共享数据的访问，需要保证任何时候只有一个执行流访问，这就是互斥！所以我们需要通过互斥的方式来解决，也就是互斥锁！接下来我们就开始学习互斥锁。 二、互斥锁 1....互斥锁接口 在 Linux 中，pthread 库给我们提供了一种互斥锁解决上面多线程访问共享数据不一致的问题。...那么也就是说，这种纯互斥环境，如果锁分配不够合理，容易导致其它线程的饥饿问题！但是不是说只要有互斥，必有饥饿，而是适合纯互斥的场景，就用互斥！...也就是以下四个条件都要满足： 互斥条件：一个资源每次只能被一个执行流使用 请求与保持条件：一个执行流因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放 不剥夺条件:一个执行流已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺...所以我们申请锁的时候也可以使用 pthread_mutex_trylock() 避免死锁，也就是破环请求与保持条件。
若加锁失败，就会把当前执行流阻塞 ---- 输入 man pthread_mutex_unlock 解锁 对该锁进行解锁 具体操作实现 设置为全局锁 若锁为全局变量，可以选择在主函数中初始化锁 与销毁锁...互斥锁细节问题 1. 访问同一个临界资源的线程，都要进行加锁操作保护，而且必须加同一把锁 (每一个线程在访问临界资源之前都要先加锁) 2....互斥锁的原理 背景知识 1.为了实现互斥锁，大多数体系结构(CPU)提供了 汇编指令 即 swap或exchange指令 指令作用为 把寄存器和内存单元的数据相交换 ---- 将CPU中的数据与 内存中的数据进行交换...按照传统做法，一条汇编做不到，所以需要借助 一个临时空间进行保存，然后才能进行交换 体系结构为了支持锁的实现，提供了 swap /exchange 指令 一条汇编，把 CPU的数据与 内存中的数据做交换...，进行线程切换， 此时线程a 要带走自己的上下文 即 al寄存器的值为1 ，同时记录下即将执行判断 ---- 切换成线程b，继续执行前两条指令 ，先将 al寄存器数据置为0 再将寄存器中的数据 与
互斥锁 锁的接口 之前说过原子性是要么做，要么不做，这里再结合上面抢票问题说一下。...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（后面讨论如何实现）：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，要么未完成。...可重入与线程安全联系 函数是可重入的，那就是线程安全的。 函数是不可重入的，那就不能由多个线程使用，有可能引发线程安全问题。...可重入与线程安全区别 可重入函数是线程安全函数的一种。 线程安全不一定是可重入的，而可重入函数则一定是线程安全的。...死锁四个必要条件 互斥条件：一个资源每次只能被一个执行流使用。 请求与保持条件：一个执行流因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
文章目录 一、同步与互斥的概念 二、互斥锁（同步） 三、条件变量（同步） 1、线程的条件变量实例1 2、线程的条件变量实例2 3、虚假唤醒(spurious wakeup) 四、读写锁（同步） 五、自旋锁...（同步） 六、信号量（同步与互斥） 一、同步与互斥的概念 现代操作系统基本都是多任务操作系统，即同时有大量可调度实体在运行。...虚假唤醒在linux的多处理器系统中/在程序接收到信号时可能回发生。在Windows系统和JAVA虚拟机上也存在。...四、读写锁（同步） 读写锁与互斥量类似，不过读写锁允许更改的并行性，也叫共享互斥锁。互斥量要么是锁住状态，要么就是不加锁状态，而且一次只有一个线程可以对其加锁。...六、信号量（同步与互斥） 信号量广泛用于进程或线程间的同步和互斥，信号量本质上是一个非负的整数计数器，它被用来控制对公共资源的访问。
第二章 进程管理3 – 进程同步与互斥 目录 第二章 进程管理3 – 进程同步与互斥 什么是进程同步 进程互斥的原则 进程互斥的软件实现方法 1、单标志法 2、双标志先检查法 3、双标志后检查法 4、Peterson...、整型信号量 2、记录型信号量（默认） 记录型信号量定义 P 操作（wait 操作） V 操作（signal 操作） 信号量机制实现进程互斥 信号量机制实现进程同步 – 前 V 后 P 信号量机制实现前驱关系...进程互斥的硬件实现方法 1、中断屏蔽方法 与原语的实现思想相同，即在某进程开始访问临界区到结束访问为止，都不允许被中断。...它本质上与 TSL 的解决方法一样。...用户进程通过使用操作系统提供的一对原语来对信号量进行操作，实现了进程互斥、进程同步。
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。...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。...Linux从2.5.7开始支持Futex。 2....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。...这里的原子性加减通常是用CAS(Compare and Swap)完成的，与平台相关。CAS的基本形式是：CAS(addr,old,new),当addr中存放的值等于old时，用new对其替换。
image.png 在上一篇笔记中，我们介绍到了进程同步和进程互斥，以及用软件层面上的四种方法、硬件层面上的三种方法，分别实现进程互斥。...信号量机制 信号量机制可以让用户通过使用操作系统提供的一对原语来对信号量进行操作，从而方便地实现进程互斥和进程同步。...要实现互斥，关键就是要在临界区之前使用 P 操作进行上锁，在临界区之后使用 V 操作进行解锁。 2.2 信号量实现进程同步 在前面，我们一直用大量的篇幅解释进程互斥的实现，那么如何实现进程同步呢？...实际上，信号量机制也可以很好地实现进程同步。...除了实现进程互斥，信号量机制还能很好地实现进程同步、进程前驱关系，从而近乎完美地解决了异步所带来的问题。
生产者/消费者问题也称缓存绑定问题（bounded- buffer），是一个经典的、多进程同步问题。...只有生产者和消费者两个进程，正好是这两个进程存在着互斥关系和同步关系。那么需要解决的是互斥和同步PV操作的位置。...信号量mutex作为互斥信号量，它用于控制互斥访问缓冲池，互斥信号量初值为 1；信号量 full 用于记录当前缓冲池中“满”缓冲区数，初值为0。...1、P操作只能先对空或满变量，然后再对互斥量。...轮到消费者进程运行时，它先执行 P(mutex)，然而由于生产者进程已经封锁 mutex 信号量，消费者进程也会被阻塞，这样一来生产者进程与消费者进程都将阻塞，都指望对方唤醒自己，陷入了无休止的等待。
4.可重入与线程安全 1....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。...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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