|
|
|
|
公众号矩阵

Linux系统编程—进程间同步

我们知道,线程间同步有多种方式,比如:信号量、互斥量、读写锁,等等。那进程间如何实现同步呢?本文介绍两种方式:互斥量和文件锁。

作者:良许Linux来源:今日头条|2020-09-22 07:35

我们知道,线程间同步有多种方式,比如:信号量、互斥量、读写锁,等等。那进程间如何实现同步呢?本文介绍两种方式:互斥量和文件锁。

##互斥量mutex

我们已经知道了互斥量可以用于在线程间同步,但实际上,互斥量也可以用于进程间的同步。为了达到这一目的,可以在pthread_mutex_init初始化之前,修改其属性为进程间共享。mutex的属性修改函数主要有以下几个:

主要应用函数:

  • pthread_mutexattr_t mattr 类型: 用于定义互斥量的属性 pthread_mutexattr_init函数:初始化一个mutex属性对象 pthread_mutexattr_destroy函数:销毁mutex属性对象 (而非销毁锁) pthread_mutexattr_setpshared函数:修改mutex属性。
  • int pthread_mutexattr_setpshared(pthread_mutexattr_t *attr, int pshared);

我们重点看第二个参数:pshared,它有以下两个取值:

  • 线程锁:PTHREAD_PROCESS_PRIVATE (mutex的默认属性即为线程锁,进程间私有)
  • 进程锁:PTHREAD_PROCESS_SHARED

要想实现进程间同步,需要将mutex的属性改为PTHREAD_PROCESS_SHARED。

  1. #include <stdio.h> 
  2. #include <unistd.h> 
  3. #include <fcntl.h> 
  4. #include <stdlib.h> 
  5. #include <string.h> 
  6. #include <pthread.h> 
  7. #include <sys/mman.h> 
  8. #include <sys/wait.h> 
  9. struct mt {    int num;    pthread_mutex_t mutex;    pthread_mutexattr_t mutexattr;};int main(void){    int i;    struct mt *mm;    pid_t pid;    mm = mmap(NULL, sizeof(*mm), PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED|MAP_ANON, -1, 0);    memset(mm, 0, sizeof(*mm));    pthread_mutexattr_init(&mm->mutexattr);                                  //初始化mutex属性对象    pthread_mutexattr_setpshared(&mm->mutexattr, PTHREAD_PROCESS_SHARED);    //修改属性为进程间共享    pthread_mutex_init(&mm->mutex, &mm->mutexattr);                          //初始化一把mutex琐    pid = fork();    if (pid == 0) {        for (i = 0; i < 10; i++) { 
  10.             sleep(1); 
  11.             pthread_mutex_lock(&mm->mutex); 
  12.             (mm->num)++;            pthread_mutex_unlock(&mm->mutex);            printf("-child----------num++   %d\n", mm->num);        }    } else if (pid > 0) {        for ( i = 0; i < 10; i++) { 
  13.             sleep(1); 
  14.             pthread_mutex_lock(&mm->mutex); 
  15.             mm->num += 2;            pthread_mutex_unlock(&mm->mutex);            printf("-------parent---num+=2  %d\n", mm->num);        }        wait(NULL);    }    pthread_mutexattr_destroy(&mm->mutexattr);          //销毁mutex属性对象    pthread_mutex_destroy(&mm->mutex);                  //销毁mutex    munmap(mm,sizeof(*mm));                             //释放映射区    return 0;} 

##文件锁

顾名思义,就是通过文件实现锁机制。具体来讲,是通过借助 fcntl函数来实现锁机制。当操作文件的进程没有获得锁时,虽然可以打开文件,但无法对文件执行执行read、write操作。

###fcntl函数:

  • 函数原型: int fcntl(int fd, int cmd, ... / arg / );
  • 函数作用: 获取、设置文件访问控制属性。
  • 参数介绍: 参数cmd有以下取值: F_SETLK (struct flock )设置文件锁(trylock) F_SETLKW (struct flock ) 设置文件锁(lock)W --> wait F_GETLK (struct flock *)获取文件锁 数据类型flock原型如下: struct flock { ... ​ short l_type; 锁的类型:F_RDLCK 、F_WRLCK 、F_UNLCK ​ short l_whence; 偏移位置:SEEK_SET、SEEK_CUR、SEEK_END ​ off_t l_start; 起始偏移:1000 ​ off_t l_len; 长度:0表示整个文件加锁 ​ pid_t l_pid; 持有该锁的进程ID:(F_GETLK only) ​ ... };

###进程间文件锁示例

多个进程对加锁文件进行访问:

  1. #include <stdio.h> 
  2. #include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>void sys_err(char *str) 
  3. {    perror(str);    exit(1); 
  4. }int main(int argc, char *argv[]) 
  5. {    int fd;    struct flock f_lock;    if (argc < 2) { 
  6.         printf("./a.out filename\n"); 
  7.         exit(1); 
  8.     }    if ((fd = open(argv[1], O_RDWR)) < 0
  9.         sys_err("open"); 
  10.     f_lock.l_type = F_WRLCK;        /*选用写琐*///    f_lock.l_type = F_RDLCK;      /*选用读琐*/     f_lock.l_whence = SEEK_SET;    f_lock.l_start = 0
  11.     f_lock.l_len = 0;               /* 0表示整个文件加锁 */ 
  12.     fcntl(fd, F_SETLKW, &f_lock);    printf("get flock\n"); 
  13.     sleep(10); 
  14.     f_lock.l_type = F_UNLCK;    fcntl(fd, F_SETLKW, &f_lock);    printf("un flock\n"); 
  15.     close(fd); 
  16.     return 0; 

文件锁类似于读写锁,依然遵循“读共享、写独占”特性。但是,如果进程不加锁直接操作文件,依然可访问成功,但数据势必会出现混乱。

既然文件锁可用应用在进程中,那在多线程中,可以使用文件锁吗?

答案是不行的。因为多线程间共享文件描述符,而给文件加锁,是通过修改文件描述符所指向的文件结构体中的成员变量来实现的。因此,多线程中无法使用文件锁。

【责任编辑:赵宁宁 TEL:(010)68476606】

点赞 0
分享:
大家都在看
猜你喜欢

订阅专栏+更多

云原生架构实践

云原生架构实践

新技术引领移动互联网进入急速赛道
共3章 | KaliArch

12人订阅学习

数据中心和VPDN网络建设案例

数据中心和VPDN网络建设案例

漫画+案例
共20章 | 捷哥CCIE

172人订阅学习

搭建数据中心实验Lab

搭建数据中心实验Lab

实验平台Datacenter
共5章 | ITGO(老曾)

111人订阅学习

订阅51CTO邮刊

点击这里查看样刊

订阅51CTO邮刊

51CTO服务号

51CTO官微