linux进程同步 centos查看进程命令
大家好，关于linux进程同步很多朋友都还不太明白，今天小编就来为大家分享关于centos查看进程命令的知识，希望对各位有所帮助！
Linux内核中的同步机制:进程的同步同步机制,线程的同步机制
在Linux内核的世界里，同步机制是确保多进程并发执行时资源合理访问的核心手段。同步与互斥，如同一对孪生守护者，守护着数据的完整性与系统的稳定性。当多个进程竞相争夺同一资源时，同步规则便显得尤为重要，它规定了访问的秩序，防止了死锁的滋生。
死锁，这个术语描绘了进程间的恶性循环，每个进程都在等待其他进程释放资源。为避免这种困境，开发者应用了预防、避免、检测和解除策略，其中预防是最优解，通过遵循特定的加锁和解锁规则，比如按顺序加锁解锁，设置超时限制，以及避免不必要的资源请求，来减少死锁的发生。
同步手段多样，原子操作是其中的基础，它们保证操作的完整性，不会因中断或抢占而被打断。例如，atomic_read和atomic_inc这样的函数，确保了数据的准确更新。在实战中，如自旋锁（spin_lock）和读写自旋锁（rwlock），以及信号量（semaphore），各有其适用场景。自旋锁适合处理短暂的临界区，而信号量则适用于长时间等待的场景，它们的使用需结合系统资源和CPU消耗进行权衡。
深入理解内核的同步机制，如自旋锁的spin_lock、spin_lock_irqsave，以及读写锁的read_lock和write_lock，能够帮助开发者编写出高效且安全的并发代码。在编写示例中，我们看到临界区的保护（如DEFINE_SPINLOCK(mr_lock)）以及中断处理时的互斥策略（如spin_lock_irqsave）。
对于信号量和互斥体（mutex），信号量的sem_init、down和up操作提供了更广泛的同步功能，而mutex的简单接口如mutex_lock和mutex_unlock，使得它成为首选。完成变量（completion）则用于任务间的协作，completion.h>提供了相关头文件支持。
值得注意的是，早期的大内核锁（BKL）已被弃用，取而代之的是更为精细的资源保护策略。RCU（Read-Copy Update）扩展了读写锁，为多线程读写操作提供平衡，但需注意其性能开销。而per_cpu变量在内核中扮演着关键角色，尤其是在中断处理和进程同步中，它们是多处理器协作的基石。
最后，学习Linux内核开发并非孤立的知识，它与进程同步、线程同步、通信机制（如管道、信号等）紧密相连。如果你对内核源码、内存调优、文件系统等主题感兴趣，可以通过课程资源，如973961276群组获取更多学习资料和视频教程。踏上探索Linux内核的旅程，让我们一起领略其深度与魅力吧！
Linux线程及同步
linux多线程
1.线程概述
线程是一个进程内的基本调度单位，也可以称为轻量级进程。线程是在共享内存空间中并发的多道执行路径，它们共享一个进程的资源，如文件描述和信号处理。因此，大大减少了上下文切换的开销。一个进程可以有多个线程，也就
是有多个线程控制表及堆栈寄存器，但却共享一个用户地址空间。
2.线程实现
线程创建pthread_create()
所需头文件#include
<pthread.h>
函数原型int
pthread_create
((pthread_t
*thread,
pthread_attr_t
*attr,
thread：线程标识符
attr：线程属性设置
start_routine：线程函数的起始地址
arg：传递给start_routine的参数
函数返回值
成功：0
出错：-1
线程退出pthread_exit();
所需头文件#include
<pthread.h>
函数原型void
pthread_exit(void
*retval)
函数传入值retval:pthread_exit()调用者线程的返回值，可由其他函数如pthread_join
来检索获取
等待线程退出并释放资源pthread_join()
所需头文件#include
<pthread.h>
函数原型int
pthread_join
((pthread_t
th,
void
**thread_return))
函数传入值
th：等待线程的标识符
thread_return：用户定义的指针，用来存储被等待线程的返回值（不为NULL时）
函数返回值
成功：0
出错：-1
代码举例
1.
#include<pthread.h>
2.
#include<stdio.h>
3.
#include<errno.h>
4.
5.
/*线程1*/
6.
void
thread1()
7.
{
8.
int
i=0;
9.
10.
while(1)
11.
{
12.
printf(thread1:%d/n,i);
13.
if(i>3)
14.
pthread_exit(0);
15.
i++;
16.
sleep(1);
17.
}
18.
}
19.
20.
/*线程2*/
21.
void
thread2()
22.
{
23.
int
i=0;
24.
25.
while(1)
26.
{
27.
printf(thread2:%d/n,i);
28.
if(i>5)
29.
pthread_exit(0);
30.
i++;
31.
sleep(1);
32.
}
33.
}
34.
35.
int
main()
36.
{
37.
pthread_t
t1,t2;
38.
39.
/*创建线程*/
40.
pthread_create(&t1,NULL,(void
*)thread1,NULL);
41.
pthread_create(&t2,NULL,(void
*)thread2,NULL);
42.
/*等待线程退出*/
43.
pthread_join(t1,NULL);
44.
pthread_join(t2,NULL);
45.
return
0;
46.
}
3同步与互斥
<1>互斥锁
互斥锁的操作主要包括以下几个步骤。
•
互斥锁初始化：pthread_mutex_init
•
互斥锁上锁：pthread_mutex_lock
•
互斥锁判断上锁：pthread_mutex_trylock
•
互斥锁接锁：pthread_mutex_unlock
•
消除互斥锁：pthread_mutex_destroy
1.
#include<pthread.h>
2.
#include<stdio.h>
3.
#include<errno.h>
4.
5.
int
i=0;/*共享变量*/
6.
pthread_mutex_t
mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;/*互斥锁*/
7.
8.
void
thread1()
9.
{
10.
int
ret;
11.
while(1)
12.
{
13.
14.
15.
ret=pthread_mutex_trylock(&mutex);/*判断上锁*/
16.
17.
if(ret!=EBUSY)
18.
{
19.
pthread_mutex_lock(&mutex);/*上锁*/
20.
printf(This
is
thread1:%d/n,i);
21.
i++;
22.
pthread_mutex_unlock(&mutex);/*解锁*/
23.
}
24.
sleep(1);
25.
}
26.
}
27.
28.
void
thread2()
29.
{int
ret;
30.
while(1)
31.
{
32.
33.
ret=pthread_mutex_trylock(&mutex);
34.
if(ret!=EBUSY)
35.
{
36.
pthread_mutex_lock(&mutex);
37.
printf(This
is
thread2:%d/n,i);
38.
i++;
39.
pthread_mutex_unlock(&mutex);
40.
}
41.
sleep(1);
42.
}
43.
}
44.
int
main()
45.
{
46.
pthread_t
t1,t2;
47.
pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
48.
pthread_create(&t1,NULL,(void
*)thread1,NULL);
49.
pthread_create(&t2,NULL,(void
*)thread2,NULL);
50.
51.
pthread_join(t1,NULL);
52.
pthread_join(t2,NULL);
53.
54.
pthread_mutex_destroy(&mutex);
55.
return
0;
56.
}
<2>信号量
未进行同步处理的两个线程
1.
#include<pthread.h>
2.
#include<stdio.h>
3.
#include<errno.h>
4.
5.
int
i=0;
6.
void
thread1()
7.
{
8.
9.
while(1)
10.
{
11.
printf(This
is
thread1:%d/n,i);
12.
i++;
13.
sleep(1);
14.
}
15.
}
16.
17.
18.
void
thread2()
19.
{
20.
21.
while(1)
22.
{
23.
printf(This
is
thread2:%d/n,i);
24.
i++;
25.
sleep(1);
26.
}
27.
}
28.
29.
int
main()
30.
{
31.
pthread_t
t1,t2;
32.
33.
pthread_create(&t1,NULL,(void
*)thread1,NULL);
34.
pthread_create(&t2,NULL,(void
*)thread2,NULL);
linux 多进程信号同步问题
朋友你好：希望能帮到你。互相学习。
线程的最大特点是资源的共享性，但资源共享中的同步问题是多线程编程的难点。linux下提供了多种方式来处理线程同步，最常用的是互斥锁、条件变量和信号量。
1）互斥锁（mutex）
通过锁机制实现线程间的同步。同一时刻只允许一个线程执行一个关键部分的代码。
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t*mutex,const pthread_mutex_attr_t*mutexattr);
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex*mutex);
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex*mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex*
(1)先初始化锁init()或静态赋值pthread_mutex_t mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIER
attr_t有:
PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP:其余线程等待队列
PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE_NP:嵌套锁,允许线程多次加锁,不同线程,解锁后重新竞争
PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK_NP:检错,与一同,线程请求已用锁,返回EDEADLK;
PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP:适应锁,解锁后重新竞争
(2)加锁,lock,trylock,lock阻塞等待锁,trylock立即返回EBUSY
(3)解锁,unlock需满足是加锁状态,且由加锁线程解锁
(4)清除锁,destroy(此时锁必需unlock,否则返回EBUSY,//Linux下互斥锁不占用内存资源
示例代码
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>
#include"iostream"
using namespace std;
pthread_mutex_t mutex= PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int tmp;
void* thread(void*arg)
{
cout<<"thread id is"<< pthread_self()<< endl;
pthread_mutex_lock(&mutex);
tmp= 12;
cout<<"Now a is"<< tmp<< endl;
pthread_mutex_unlock(&mutex);
return NULL;
}
int main()
{
pthread_t id;
cout<<"main thread id is"<< pthread_self()<< endl;
tmp= 3;
cout<<"In main func tmp="<< tmp<< endl;
if(!pthread_create(&id, NULL, thread, NULL))
{
cout<<"Create thread success!"<< endl;
}
else
{
cout<<"Create thread failed!"<< endl;
}
pthread_join(id, NULL);
pthread_mutex_destroy(&mutex);
return 0;
}
编译： g++-o thread testthread.cpp-lpthread
说明：pthread库不是Linux系统默认的库，连接时需要使用静态库libpthread.a，所以在使用pthread_create()创建线程，以及调用pthread_atfork()函数建立fork处理程序时，需要链接该库。在编译中要加-lpthread参数。
2）条件变量（cond）
利用线程间共享的全局变量进行同步的一种机制。条件变量上的基本操作有：触发条件(当条件变为 true时)；等待条件，挂起线程直到其他线程触发条件。
int pthread_cond_init(pthread_cond_t*cond,pthread_condattr_t*cond_attr);
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t*cond,pthread_mutex_t*mutex);
int pthread_cond_timewait(pthread_cond_t*cond,pthread_mutex*mutex,const timespec*abstime);
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t*cond);
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t*cond);
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t*cond);//解除所有线程的阻塞
(1)初始化.init()或者pthread_cond_t cond=PTHREAD_COND_INITIALIER（前者为动态初始化，后者为静态初始化）;属性置为NULL
(2)等待条件成立.pthread_wait,pthread_timewait.wait()释放锁,并阻塞等待条件变量为真，timewait()设置等待时间,仍未signal,返回ETIMEOUT(加锁保证只有一个线程wait)
(3)激活条件变量:pthread_cond_signal,pthread_cond_broadcast(激活所有等待线程)
(4)清除条件变量:destroy;无线程等待,否则返回EBUSY
对于
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t*cond, pthread_mutex_t*mutex);
int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t*cond, pthread_mutex_t*mutex, const struct timespec*abstime);
一定要在mutex的锁定区域内使用。
如果要正确的使用pthread_mutex_lock与pthread_mutex_unlock，请参考
pthread_cleanup_push和pthread_cleanup_pop宏，它能够在线程被cancel的时候正确的释放mutex！
另外，posix1标准说，pthread_cond_signal与pthread_cond_broadcast无需考虑调用线程是否是mutex的拥有者，也就是说，可以在lock与unlock以外的区域调用。如果我们对调用行为不关心，那么请在lock区域之外调用吧。
说明：
(1)pthread_cond_wait自动解锁互斥量(如同执行了pthread_unlock_mutex)，并等待条件变量触发。这时线程挂起，不占用CPU时间，直到条件变量被触发（变量为ture）。在调用 pthread_cond_wait之前，应用程序必须加锁互斥量。pthread_cond_wait函数返回前，自动重新对互斥量加锁(如同执行了pthread_lock_mutex)。
(2)互斥量的解锁和在条件变量上挂起都是自动进行的。因此，在条件变量被触发前，如果所有的线程都要对互斥量加锁，这种机制可保证在线程加锁互斥量和进入等待条件变量期间，条件变量不被触发。条件变量要和互斥量相联结，以避免出现条件竞争——个线程预备等待一个条件变量，当它在真正进入等待之前，另一个线程恰好触发了该条件（条件满足信号有可能在测试条件和调用pthread_cond_wait函数（block）之间被发出，从而造成无限制的等待）。
(3)pthread_cond_timedwait和 pthread_cond_wait一样，自动解锁互斥量及等待条件变量，但它还限定了等待时间。如果在abstime指定的时间内cond未触发，互斥量mutex被重新加锁，且pthread_cond_timedwait返回错误 ETIMEDOUT。abstime参数指定一个绝对时间，时间原点与 time和 gettimeofday相同：abstime= 0表示 1970年1月1日00:00:00 GMT。
(4)pthread_cond_destroy销毁一个条件变量，释放它拥有的资源。进入 pthread_cond_destroy之前，必须没有在该条件变量上等待的线程。
(5)条件变量函数不是异步信号安全的，不应当在信号处理程序中进行调用。特别要注意，如果在信号处理程序中调用 pthread_cond_signal或pthread_cond_boardcast函数，可能导致调用线程死锁。
示例程序1
#include<stdio.h>
#include<pthread.h>
#include"stdlib.h"
#include"unistd.h"
pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond;
void hander(void*arg)
{
free(arg);
(void)pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
void*thread1(void*arg)
{
pthread_cleanup_push(hander,&mutex);
while(1)
{
printf("thread1 is running\n");
pthread_mutex_lock(&mutex);
pthread_cond_wait(&cond,&mutex);
printf("thread1 applied the condition\n");
pthread_mutex_unlock(&mutex);
sleep(4);
}
pthread_cleanup_pop(0);
}
void*thread2(void*arg)
{
while(1)
{
printf("thread2 is running\n");
pthread_mutex_lock(&mutex);
pthread_cond_wait(&cond,&mutex);
printf("thread2 applied the condition\n");
pthread_mutex_unlock(&mutex);
sleep(1);
}
}
int main()
{
pthread_t thid1,thid2;
printf("condition variable study!\n");
pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
pthread_cond_init(&cond,NULL);
pthread_create(&thid1,NULL,thread1,NULL);
pthread_create(&thid2,NULL,thread2,NULL);
sleep(1);
do
{
pthread_cond_signal(&cond);
}while(1);
sleep(20);
pthread_exit(0);
return 0;
}
示例程序2：
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
#include"stdio.h"
#include"stdlib.h"
static pthread_mutex_t mtx= PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
static pthread_cond_t cond= PTHREAD_COND_INITIALIZER;
struct node
{
int n_number;
struct node*n_next;
}*head= NULL;
/*[thread_func]*/
static void cleanup_handler(void*arg)
{
printf("Cleanup handler of second thread./n");
free(arg);
(void)pthread_mutex_unlock(&mtx);
}
static void*thread_func(void*arg)
{
struct node*p= NULL;
pthread_cleanup_push(cleanup_handler, p);
while(1)
{
//这个mutex主要是用来保证pthread_cond_wait的并发性
pthread_mutex_lock(&mtx);
while(head== NULL)
{
//这个while要特别说明一下，单个pthread_cond_wait功能很完善，为何
//这里要有一个while(head== NULL)呢？因为pthread_cond_wait里的线
//程可能会被意外唤醒，如果这个时候head!= NULL，则不是我们想要的情况。
//这个时候，应该让线程继续进入pthread_cond_wait
// pthread_cond_wait会先解除之前的pthread_mutex_lock锁定的mtx，
//然后阻塞在等待对列里休眠，直到再次被唤醒（大多数情况下是等待的条件成立
//而被唤醒，唤醒后，该进程会先锁定先pthread_mutex_lock(&mtx);，再读取资源
//用这个流程是比较清楚的/*block-->unlock-->wait() return-->lock*/
pthread_cond_wait(&cond,&mtx);
p= head;
head= head->n_next;
printf("Got%d from front of queue/n", p->n_number);
free(p);
}
pthread_mutex_unlock(&mtx);//临界区数据操作完毕，释放互斥锁
}
pthread_cleanup_pop(0);
return 0;
}
int main(void)
{
pthread_t tid;
int i;
struct node*p;
//子线程会一直等待资源，类似生产者和消费者，但是这里的消费者可以是多个消费者，而
//不仅仅支持普通的单个消费者，这个模型虽然简单，但是很强大
pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL);
sleep(1);
for(i= 0; i< 10; i++)
{
p=(struct node*)malloc(sizeof(struct node));
p->n_number= i;
pthread_mutex_lock(&mtx);//需要操作head这个临界资源，先加锁，
p->n_next= head;
head= p;
pthread_cond_signal(&cond);
pthread_mutex_unlock(&mtx);//解锁
sleep(1);
}
printf("thread 1 wanna end the line.So cancel thread 2./n");
//关于pthread_cancel，有一点额外的说明，它是从外部终止子线程，子线程会在最近的取消点，退出
//线程，而在我们的代码里，最近的取消点肯定就是pthread_cond_wait()了。
pthread_cancel(tid);
pthread_join(tid, NULL);
printf("All done-- exiting/n");
return 0;
}
3）信号量
如同进程一样，线程也可以通过信号量来实现通信，虽然是轻量级的。
信号量函数的名字都以"sem_"打头。线程使用的基本信号量函数有四个。
#include<semaphore.h>
int sem_init(sem_t*sem, int pshared, unsigned int value);
这是对由sem指定的信号量进行初始化，设置好它的共享选项（linux只支持为0，即表示它是当前进程的局部信号量），然后给它一个初始值VALUE。
两个原子操作函数：
int sem_wait(sem_t*sem);
int sem_post(sem_t*sem);
这两个函数都要用一个由sem_init调用初始化的信号量对象的指针做参数。
sem_post：给信号量的值加1；
sem_wait:给信号量减1；对一个值为0的信号量调用sem_wait,这个函数将会等待直到有其它线程使它不再是0为止。
int sem_destroy(sem_t*sem);
这个函数的作用是再我们用完信号量后都它进行清理。归还自己占有的一切资源。
示例代码：
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>
#include<semaphore.h>
#include<errno.h>
#define return_if_fail(p) if((p)== 0){printf("[%s]:func error!/n", __func__);return;}
typedef struct _PrivInfo
{
sem_t s1;
sem_t s2;
time_t end_time;
}PrivInfo;
static void info_init(PrivInfo* thiz);
static void info_destroy(PrivInfo* thiz);
static void* pthread_func_1(PrivInfo* thiz);
static void* pthread_func_2(PrivInfo* thiz);
int main(int argc, char** argv)
{
pthread_t pt_1= 0;
pthread_t pt_2= 0;
int ret= 0;
PrivInfo* thiz= NULL;
thiz=(PrivInfo*)malloc(sizeof(PrivInfo));
if(thiz== NULL)
{
printf("[%s]: Failed to malloc priv./n");
return-1;
}
info_init(thiz);
ret= pthread_create(&pt_1, NULL,(void*)pthread_func_1, thiz);
if(ret!= 0)
{
perror("pthread_1_create:");
}
ret= pthread_create(&pt_2, NULL,(void*)pthread_func_2, thiz);
if(ret!= 0)
{
perror("pthread_2_create:");
}
pthread_join(pt_1, NULL);
pthread_join(pt_2, NULL);
info_destroy(thiz);
return 0;
}
static void info_init(PrivInfo* thiz)
{
return_if_fail(thiz!= NULL);
thiz->end_time= time(NULL)+ 10;
sem_init(&thiz->s1, 0, 1);
sem_init(&thiz->s2, 0, 0);
return;
}
static void info_destroy(PrivInfo* thiz)
{
return_if_fail(thiz!= NULL);
sem_destroy(&thiz->s1);
sem_destroy(&thiz->s2);
free(thiz);
thiz= NULL;
return;
}
static void* pthread_func_1(PrivInfo* thiz)
{
return_if_fail(thiz!= NULL);
while(time(NULL)< thiz->end_time)
{
sem_wait(&thiz->s2);
printf("pthread1: pthread1 get the lock./n");
sem_post(&thiz->s1);
printf("pthread1: pthread1 unlock/n");
sleep(1);
}
return;
}
static void* pthread_func_2(PrivInfo* thiz)
{
return_if_fail(thiz!= NULL);
while(time(NULL)< thiz->end_time)
{
sem_wait(&thiz->s1);
printf("pthread2: pthread2 get the unlock./n");
sem_post(&thiz->s2);
printf("pthread2: pthread2 unlock./n");
sleep(1);
}
return;
}
通过执行结果后，可以看出，会先执行线程二的函数，然后再执行线程一的函数。它们两就实现了同步
