linux 线程 文件？linux软件仓库
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求助,关于linux的线程同步问题
【Linux多线程】三个经典同步问题
标签：多线程同步生产者与消费者写者与读者
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在了解了《同步与互斥的区别》之后，我们来看看几个经典的线程同步的例子。相信通过具体场景可以让我们学会分析和解决这类线程同步的问题，以便以后应用在实际的项目中。
一、生产者-消费者问题
问题描述：
一组生产者进程和一组消费者进程共享一个初始为空、大小为 n的缓冲区，只有缓冲区没满时，生产者才能把消息放入到缓冲区，否则必须等待；只有缓冲区不空时，消费者才能从中取出消息，否则必须等待。由于缓冲区是临界资源，它只允许一个生产者放入消息，或者一个消费者从中取出消息。
分析：
关系分析：生产者和消费者对缓冲区互斥访问是互斥关系，同时生产者和消费者又是一个相互协作的关系，只有生产者生产之后，消费者才能消费，它们也是同步关系。
整理思路：这里比较简单，只有生产者和消费者两个进程，且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的PV操作的位置。
信号量设置：信号量mutex作为互斥信号量，用于控制互斥访问缓冲池，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；信号量empty用于记录当前缓冲池中“空”缓冲区数，初值为n。
代码示例：（semaphore类的封装见下文）
#include<iostream>
#include<unistd.h>// sleep
#include<pthread.h>
#include"semaphore.h"
using namespace std;
#define N 5
semaphore mutex("/", 1);//临界区互斥信号量
semaphore empty("/home", N);//记录空缓冲区数，初值为N
semaphore full("/home/songlee",0);//记录满缓冲区数，初值为0
int buffer[N];//缓冲区，大小为N
int i=0;
int j=0;
void* producer(void* arg)
{
empty.P();// empty减1
mutex.P();
buffer[i]= 10+ rand()% 90;
printf("Producer%d write Buffer[%d]:%d\n",arg,i+1,buffer[i]);
i=(i+1)% N;
mutex.V();
full.V();// full加1
}
void* consumer(void* arg)
{
full.P();// full减1
mutex.P();
printf("\033[1;31m");
printf("Consumer%d read Buffer[%d]:%d\n",arg,j+1,buffer[j]);
printf("\033[0m");
j=(j+1)% N;
mutex.V();
empty.V();// empty加1
}
int main()
{
pthread_t id[10];
//开10个生产者线程，10个消费者线程
for(int k=0; k<10;++k)
pthread_create(&id[k], NULL, producer,(void*)(k+1));
for(int k=0; k<10;++k)
pthread_create(&id[k], NULL, consumer,(void*)(k+1));
sleep(1);
return 0;
}12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455561234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556
编译运行输出结果：
Producer 1 write Buffer[1]: 83
Producer 2 write Buffer[2]: 26
Producer 3 write Buffer[3]: 37
Producer 5 write Buffer[4]: 35
Producer 4 write Buffer[5]: 33
Consumer 1 read Buffer[1]: 83
Producer 6 write Buffer[1]: 35
Consumer 2 read Buffer[2]: 26
Consumer 3 read Buffer[3]: 37
Consumer 4 read Buffer[4]: 35
Consumer 5 read Buffer[5]: 33
Consumer 6 read Buffer[1]: 35
Producer 7 write Buffer[2]: 56
Producer 8 write Buffer[3]: 22
Producer 10 write Buffer[4]: 79
Consumer 9 read Buffer[2]: 56
Consumer 10 read Buffer[3]: 22
Producer 9 write Buffer[5]: 11
Consumer 7 read Buffer[4]: 79
Consumer 8 read Buffer[5]: 1112345678910111213141516171819201234567891011121314151617181920
二、读者-写者问题
问题描述：
有读者和写者两组并发线程，共享一个文件，当两个或以上的读线程同时访问共享数据时不会产生副作用，但若某个写线程和其他线程（读线程或写线程）同时访问共享数据时则可能导致数据不一致的错误。因此要求：
允许多个读者可以同时对文件执行读操作；
只允许一个写者往文件中写信息；
任一写者在完成写操作之前不允许其他读者或写者工作；
写者执行写操作前，应让已有的读者和写者全部退出。
分析：
关系分析：由题目分析可知，读者和写者是互斥的，写者和写者也是互斥的，而读者和读者不存在互斥问题。
整理思路：写者是比较简单的，它与任何线程互斥，用互斥信号量的 PV操作即可解决。读者的问题比较复杂，它必须实现与写者的互斥，多个读者还可以同时读。所以，在这里用到了一个计数器，用它来判断当前是否有读者读文件。当有读者的时候写者是无法写文件的，此时读者会一直占用文件，当没有读者的时候写者才可以写文件。同时，不同的读者对计数器的访问也应该是互斥的。
信号量设置：首先设置一个计数器count，用来记录当前的读者数量，初值为0；设置互斥信号量mutex，用于保护更新 count变量时的互斥；设置互斥信号量rw用于保证读者和写者的互斥访问。
代码示例：
#include<iostream>
#include<unistd.h>// sleep
#include<pthread.h>
#include"semaphore.h"
using namespace std;
int count= 0;//记录当前的读者数量
semaphore mutex("/",1);//用于保护更新count变量时的互斥
semaphore rw("/home",1);//用于保证读者和写者的互斥
void* writer(void* arg)
{
rw.P();//互斥访问共享文件
printf(" Writer%d start writing...\n", arg);
sleep(1);
printf(" Writer%d finish writing...\n", arg);
rw.V();//释放共享文件
}
void* reader(void* arg)
{
mutex.P();//互斥访问count变量
if(count== 0)//当第一个读线程读文件时
rw.P();//阻止写线程写
++count;//读者计数器加1
mutex.V();//释放count变量
printf("Reader%d start reading...\n", arg);
sleep(1);
printf("Reader%d finish reading...\n", arg);
mutex.P();//互斥访问count变量
--count;//读者计数器减1
if(count== 0)//当最后一个读线程读完文件
rw.V();//允许写线程写
mutex.V();//释放count变量
}
int main()
{
pthread_t id[8];//开6个读线程，2个写线程
pthread_create(&id[0], NULL, reader,(void*)1);
pthread_create(&id[1], NULL, reader,(void*)2);
pthread_create(&id[2], NULL, writer,(void*)1);
pthread_create(&id[3], NULL, writer,(void*)2);
pthread_create(&id[4], NULL, reader,(void*)3);
pthread_create(&id[5], NULL,reader,(void*)4);
sleep(2);
pthread_create(&id[6], NULL, reader,(void*)5);
pthread_create(&id[7], NULL,reader,(void*)6);
sleep(4);
return 0;
}123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960
编译运行的结果如下：
Reader 2 start reading...
Reader 1 start reading...
Reader 3 start reading...
Reader 4 start reading...
Reader 1 finish reading...
Reader 2 finish reading...
Reader 3 finish reading...
Reader 4 finish reading...
Writer 1 start writing...
Writer 1 finish writing...
Writer 2 start writing...
Writer 2 finish writing...
Reader 5 start reading...
Reader 6 start reading...
Reader 5 finish reading...
Reader 6 finish reading...1234567891011121314151612345678910111213141516
三、哲学家进餐问题
问题描述：
一张圆桌上坐着 5名哲学家，桌子上每两个哲学家之间摆了一根筷子，桌子的中间是一碗米饭，如图所示：
哲学家们倾注毕生精力用于思考和进餐，哲学家在思考时，并不影响他人。只有当哲学家饥饿的时候，才试图拿起左、右两根筷子（一根一根拿起）。如果筷子已在他人手上，则需等待。饥饿的哲学家只有同时拿到了两根筷子才可以开始进餐，当进餐完毕后，放下筷子继续思考。
分析：
关系分析：5名哲学家与左右邻居对其中间筷子的访问是互斥关系。
整理思路：显然这里有 5个线程，那么要如何让一个哲学家拿到左右两个筷子而不造成死锁或饥饿现象？解决方法有两个，一个是让他们同时拿两个筷子；二是对每个哲学家的动作制定规则，避免饥饿或死锁现象的发生。
信号量设置：定义互斥信号量数组chopstick[5]={1,1,1,1,1}用于对 5根筷子的互斥访问。
示例代码：
一篇详解什么是线程dump文件,我们又该如何分析
遇到性能困扰？深入理解线程转储和分析技巧！本文将详述如何挖掘和诊断线程转储，以及相关工具的使用。想了解更多实例，可访问HeapDump性能社区和案例库。
进程，是运行在内存中的执行程序，包含变量、文件、计数器等信息。而线程，是进程中的轻量级执行单元，它们共享内存，协同工作。当进程运行时，线程转储就像一个快照，记录了特定时间点上所有活跃线程的状态。
现代应用中，线程是提升性能的关键，但过多的线程协作可能带来问题，如死锁。这时，线程转储就派上用场。例如，Java的JVM线程转储包含堆栈信息，通过分析可以识别锁争用、死锁等。
生成和分析方法
jStack：简单命令行工具，通过PID获取转储。在Linux上使用`jps-l`找到PID，然后执行`jstack`。
jvisualvm：图形界面工具，便于发现和捕获线程转储。
jcmd：适用于本地计算机，发送诊断命令获取线程转储。
JMC：强大的开源工具，提供飞行记录和详细分析。
jconsole：用于监控和分析线程堆栈跟踪，包括死锁检测。
ThreadMXBean：用于编程方式捕获线程转储，尤其在死锁检测上。
手动分析
线程转储分析有助于解决多线程问题，如死锁、锁争用，通过查看堆栈跟踪定位问题。通过一步步解读转储，找出占用CPU过多或处于阻塞状态的线程。
工具辅助
除了手动，还有在线和离线工具，如DevOps偏爱的FastThread、开源的Spotify和Jstack.review，以及专业的JProfiler和IBM TMDA，它们可帮助简化分析过程，找出性能瓶颈。
总结来说，线程转储是诊断多线程问题的宝贵资源。掌握分析技巧，能迅速定位问题，提升应用程序性能。现在，你是否想深入了解一些实际应用案例？
死锁剖析：初始化死锁、线程池问题等
案例分享：线程池不当使用导致崩溃、ES-APM引发的阻塞
实用插件：jstack_x在排查中的作用
教训与思考：线程池问题与GC机制
浅谈linux下进程最大数、最大线程数、进程打开的文件数
Linux系统中进程、线程和文件描述符的数量都有其限制。理论上，每个进程在全局段描述表GDT中占用两个表项，使得最大进程数理论上为8180除以2，大约4090个。然而，PID值的限制默认设置为32768，意味着用户创建进程的上限实际是这个值，即使root用户不修改内核参数也只能达到32768个进程。
单个进程的线程数受线程库限制，Linuxthreads限制为1024，NPTL则受限于系统资源，特别是线程栈内存。在Ubuntu-14.04-LTS-64bit系统上，Linuxthreads最多创建381个线程。32位系统中，由于内存限制，实际线程数略少于理论值。
打开文件描述符数（file-max）和nr_open参数控制了系统范围内进程能打开的文件数。默认情况下，file-max为186405，而nr_open则限制了单进程的最大文件数。为了提高上限，可以增大这两个值，但需要注意hard limit和soft limit的关系，以及与inode-max（2.2内核时）的兼容性。
对于非root用户，修改hard limit有限制，需要在/etc/security/limits.conf中永久设置。而nofile参数，尽管可以设置为unlimited，但实际操作中会遇到无法登录的限制，其上限由nr_open决定，通常为1048576。
2.4和2.6内核在处理线程和内存管理上有所不同，2.6内核在高并发场景下表现更好，但需要确保线程安全和内存管理。单进程服务器的并发线程数受内存和ulimit参数影响，64位系统上的具体限制需视硬件配置而定。
总的来说，理解并调整这些限制对于优化Linux系统性能和资源管理至关重要。
