Linux 的同步机制不断发展完善。从最初的原子操作,到后来的信号量,从大内核锁到今天的自旋锁。这些同步机制的发展伴随Linux从单处理器到对称多处理器的过渡;
各位好,今天是我们并发篇正式开始的第一篇,既然我们大家学习并发,那么就要理解一些计算机概念最好,否则,知道怎么用而不知道名称是啥,概念含糊不清,以及不知道怎么设计的,假如今天你突然换 go 语言,设计个并发还是不会。我们要学的是并发思想,在Java 中的思想,一通则百通,而不是背代码,切记切记。
在Linux中,文件加锁是通过使用文件锁(File Locks)来实现的。文件锁主要有两种类型:共享锁(Shared Lock)和排他锁(Exclusive Lock)。这些锁用于控制对文件的并发访问,以防止多个进程同时对同一文件进行读或写操作,从而保护文件的一致性。
多线程编程已经成为了现代软件开发的重要组成部分。对于Linux操作系统而言,多线程的支持和实现更是被广泛应用。本文将通过详细解析Linux操作系统中的多线程概念、线程的创建与管理、同步与互斥、线程间通信等方面,并结合示例代码,来深入探讨Linux的多线程编程。
在Linux系统中,进程间的同步和通信是一个复杂而关键的话题。为了维护系统资源的正确访问和分配,Linux提供了多种同步机制,其中锁机制是其中之一。然而,当多个进程试图同时访问同一资源时,可能会出现死锁或竞争条件。为了有效地诊断和解决这些问题,Linux提供了lslocks命令,该命令可以显示系统上的活动锁信息,帮助系统管理员和开发者深入了解系统资源的使用情况。
楼主本来是要继续写服务器并发的,但是后续的服务器相关点都和进程线程联系在一起,所以先把进程线程相关内容写完吧! 这次只写进程线程的概述,实际操作后续博文逐一代码实现。 进程同步or进程通信/线程同步or线程通信? 这两组概念迷惑我至今,网上和书籍对这个的描述也是爱用啥用啥的感觉,今天又重新理了一遍。 什么是同步:同步就是数据保持一致,无论是进程还是线程,都是实现了代码执行流程的分支,多个分支同时进行。多个分支互不干扰,但是又有些数据需要共享,让这些数据对所有分支保持一致即为同步。 什么是
线程同步可以说在日常开发中是用的很多,但对于其内部如何实现的,一般人可能知道的并不多。本篇文章将从如何实现简单的锁开始,介绍linux中的锁实现futex的优点及原理。
进程在多数早期多任务操作系统中是执行工作的基本单元。进程是包含程序指令和相关资源的集合,每个进程和其他进程一起参与调度,竞争 CPU 、内存等系统资源。每次进程切换,都存在进程资源的保存和恢复动作,这称为上下文切换。进程的引入可以解决多用户支持的问题,但是多进程系统也在如下方面产生了新的问题:进程频繁切换引起的额外开销可能会严重影响系统性能。
典型的UNIX系统都支持一个进程创建多个线程(thread)。在Linux进程基础中提到,Linux以进程为单位组织操作,Linux中的线程也都基于进程。尽管实现方式有异于其它的UNIX系统,但Linux的多线程在逻辑和使用上与真正的多线程并没有差别。 多线程 我们先来看一下什么是多线程。在Linux从程序到进程中,我们看到了一个程序在内存中的表示。这个程序的整个运行过程中,只有一个控制权的存在。当函数被调用的时候,该函数获得控制权,成为激活(active)函数,然后运行该函数中的指令。与此同时,其它的函数
生产者消费者问题(英语:Producer-consumer problem),也称有限缓冲问题(英语:Bounded-buffer problem),是一个多线程同步问题的经典案例。该问题描述了两个共享固定大小缓冲区的线程——即所谓的“生产者”和“消费者”——在实际运行时会发生的问题。生产者的主要作用是生成一定量的数据放到缓冲区中,然后重复此过程。与此同时,消费者也在缓冲区消耗这些数据。该问题的关键就是要保证生产者不会在缓冲区满时加入数据,消费者也不会在缓冲区中空时消耗数据。
本文主要探讨了在Linux系统中,文件锁的概念、实现方式、相关命令和应用场景。文件锁主要用于保护文件系统,避免因多个进程并发访问同一文件而导致的竞争条件。通过使用锁命令和工具,可以有效地管理文件锁,确保文件系统的安全性和稳定性。
Linux进程间通信 Ø 管道与消息队列 ü 匿名管道,命名管道 ü 消息队列 Ø 信号 ü 信号基础 ü 信号应用 Ø 锁与信号灯 ü 记录锁 ü 有名信号灯 ü 无名信号灯(基于内存的信号灯) Ø
* UNIX进程间通信方式: 包括管道(PIPE), 有名管道(FIFO), 和信号(Signal)
面试中经常会被问到高性能服务模型选择对比,以及如何提高服务性能和处理能力,这其中涉及操作系统软件和计算机硬件知识,其实都是在考察候选人的基础知识掌握程度,但如果没准备的话容易一头雾水,这次带大家从头到尾学习一遍,学完这一篇再也不怕面试官刨根问底了!
当多个进程或多个程序都想要修同一个文件的时候,如果不加控制,多进程或多程序将可能导致文件更新的丢失。
并发 是指在某一时间段内能够处理多个任务的能力,而 并行 是指同一时间能够处理多个任务的能力。并发和并行看起来很像,但实际上是有区别的,如下图(图片来源于网络):
很多时候,子进程并不是自身,而是一个外部进程。我们创建了子进程后,还需要控制子进程的输入和输出。
在多进程共享的应用程序中,通过“锁”来对同一个计算资源进行协同是非常常见的做法,无论在单机或多机的系统、数据库、文件系统中,都需要依赖“锁”机制来避免并发访问导致的不确定结果,今天我们就来讲讲文件系统中的“锁”。
在建立连接的时候,Nginx处于充分发挥多核CPU架构性能的考虑,使用了多个worker子进程监听相同端口的设计,这样多个子进程在accept建立新连接时会有争抢,这会带来著名的“惊群”问题,子进程数量越多越明显,这会造成系统性能的下降。
📷 基础题 了解多线程吗?了解Python的GIL锁吗? 说一下进程和线程 线程安全 进程间通信的方式有哪些? 线程间通信? 说一下什么是乐观锁和悲观锁? AOP 什么是IOC? list和map相关 解释一下工厂模式? 内存泄漏 性能测试 会做性能测试吗?容量测试/稳定性测试? 线程间的通信机制 Python2和3的区别? HTTP说一下 DNS解释一下? 用户名、密码、验证码哪个校验顺序? Li
进程是操作系统进行资源分配的基本单位,每个进程都有自己的独立内存空间。由于进程比较重量,占据独立的内存,所以上下文进程间的切换开销(栈、寄存器、虚拟内存、文件句柄等)比较大,但相对比较稳定安全。
谈到Redis缓存,我们描述其性能时会这么说:支持1万并发连接,几万QPS。而我们描述Nginx的高性能时,则会宣示:支持C10M(1千万并发连接),百万级QPS。Nginx用C语言开发,而Redis是用同一家族的C++语言开发的,C与C++在性能上是同一级数的。Redis与Nginx同样使用了事件驱动、异步调用、Epoll这些机制,为什么Nginx的并发连接会高出那么多呢?(本文不讨论Redis分布式集群)
进程间通信有如下的目的:1、数据传输,一个进程需要将它的数据发送给另一个进程,发送的数据量在一个字节到几M之间;2、共享数据,多个进程想要操作共享数据,一个进程对数据的修改,其他进程应该立刻看到;3、通知事件,一个进程需要向另一个或一组进程发送消息,通知它们发生了某件事情;4、资源共享,多个进程之间共享同样的资源。为了做到这一点,需要内核提供锁和同步机制;5、进程控制,有些进程希望完全控制另一个进程的执行(如Debug进程),此时控制进程希望能够拦截另一个进程的所有陷入和异常,并能够及时知道它的状态改变。
用户空间(User Space) :用户空间又包括用户的应用程序(User Applications)、C 库(C Library) 。
我们在Linux信号基础中已经说明,信号可以看作一种粗糙的进程间通信(IPC, interprocess communication)的方式,用以向进程封闭的内存空间传递信息。为了让进程间传递更多的信息量,我们需要其他的进程间通信方式。这些进程间通信方式可以分为两种: 管道(PIPE)机制。在Linux文本流中,我们提到可以使用管道将一个进程的输出和另一个进程的输入连接起来,从而利用文件操作API来管理进程间通信。在shell中,我们经常利用管道将多个进程连接在一起,从而让各个进程协作,实现复杂的功能。 传
文章主要介绍了在Linux系统中,如何利用自旋锁来实现线程之间的同步和互斥。主要包括了自旋锁的定义、工作原理、使用方式和注意事项,并通过实例介绍了如何在C语言中实现自旋锁。
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信号量强调的是线程(或进程)间的同步:“信号量用在多线程多任务同步的,一个线程完成了某一个动作就通过信号量告诉别的线程,别的线程再进行某些动作(大家都在sem_wait的时候,就阻塞在那里)。当信号量为单值信号量时,也可以完成一个资源的互斥访问。信号量测重于访问者对资源的有序访问,在大多数情况下,同步已经实现了互斥,特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源。
进程: 进程是操作系统的概念. 每当我们执行一个程序时,对于操作系统来讲就创建了一个进程. 在这个过程中,伴随着资源的分配和释放. 可以认为进程是一个程序的一次执行过程.
答:i++不是原子操作,++i也不是原子操作。 原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作;这种操作一旦开始,就一直运行到结束,中间不会切换到另一个线程。 i++其实一共做了三次指令操作,第一次,从内存中读取i变量的值到CPU的寄存器,第二次在寄存器中的i自增1,第三次将寄存器中的值写入内存。这三次指令操作中任意两次如果同时执行的话,都会造成结果的差异性。 而对于++i,在多核机器上,CPU在读取内存时也可能同时读到同一个值,这样就会同一个值自增两次,而实际上只自增了一次,所以++i也不是原子操作。
相信需要了解这方面的知识的小伙伴,已经基本对进程间通信和线程间通信有了一定了解。例如,进程间通信的机制之一:共享内存(在这里不做详解):多个进程可同时访问同一块内存。如果不对访问这块内存的临界区进行互斥或者同步,那么进程的运行很可能出现一些不可预知的错误和结果。
这几天在做 学生考试系统,其中需要存储数据时要并发,然而我采用的sqlite3,小型数据库,导致了很多问题,特别是在多进程访问写的时候,特此分享给大家;
面试题来自微信群,相关内容探讨的话关注群消息。最近事情多,比较忙,忙着搬砖,就暂时不整理答案了。面试题答案的话可以自己用chatgpt进行搜索。国内的话可以使用文心一言、讯飞的ai产品去搜。
如果程序直接引用物理地址,可能导致内存只能使用一个程序。因为其他程序也运行的话,可能会直接占用前一个程序的物理地址。
(1)复制的内容不同。strcpy只能复制字符串,而memcpy可以复制任意内容,例如字符数组、整型、结构体、类等。
unix操作系统里面,有一个fork操作,可以创建进程的子进程,或者说是复制一个进程完全一样的子进程,共享代码空间,但是各自有独立的数据空间,不过子进程的数据空间是拷贝父进程的数据空间的。
线程(thread)技术早在60年代就被提出,但真正应用多线程到操作系统中去,是在80年代中期,solaris是这方面的佼佼者。传统的Unix也支持线程的概念,但是在一个进程(process)中只允许有一个线程,这样多线程就意味着多进程。现在,多线程技术已经被许多操作系统所支持,包括Windows/NT,当然,也包括Linux。 为什么有了进程的概念后,还要再引入线程呢?使用多线程到底有哪些好处?什么的系统应该选用多线程?我们首先必须回答这些问题。 使用多线程的理由之一是和进程相比,它是一种非常”节俭”的多任务操作方式。我们知道,在Linux系统下,启动一个新的进程必须分配给它独立的地址空间,建立众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段,这是一种”昂贵”的多任务工作方式。而运行于一个进程中的多个线程,它们彼此之间使用相同的地址空间,共享大部分数据,启动一个线程所花费的空间远远小于启动一个进程所花费的空间,而且,线程间彼此切换所需的时间也远远小于进程间切换所需要的时间。据统计,总的说来,一个进程的开销大约是一个线程开销的30倍左右,当然,在具体的系统上,这个数据可能会有较大的区别。 使用多线程的理由之二是线程间方便的通信机制。对不同进程来说,它们具有独立的数据空间,要进行数据的传递只能通过通信的方式进行,这种方式不仅费时,而且很不方便。线程则不然,由于同一进程下的线程之间共享数据空间,所以一个线程的数据可以直接为其它线程所用,这不仅快捷,而且方便。当然,数据的共享也带来其他一些问题,有的变量不能同时被两个线程所修改,有的子程序中声明为static的数据更有可能给多线程程序带来灾难性的打击,这些正是编写多线程程序时最需要注意的地方。 除了以上所说的优点外,不和进程比较,多线程程序作为一种多任务、并发的工作方式,当然有以下的优点: 1) 提高应用程序响应。这对图形界面的程序尤其有意义,当一个操作耗时很长时,整个系统都会等待这个操作,此时程序不会响应键盘、鼠标、菜单的操作,而使用多线程技术,将耗时长的操作(time consuming)置于一个新的线程,可以避免这种尴尬的情况。 2) 使多CPU系统更加有效。操作系统会保证当线程数不大于CPU数目时,不同的线程运行于不同的CPU上。 3) 改善程序结构。一个既长又复杂的进程可以考虑分为多个线程,成为几个独立或半独立的运行部分,这样的程序会利于理解和修改。 下面我们先来尝试编写一个简单的多线程程序。
Python 既支持多进程,又支持多线程,本篇,我们看看如何编写这两种多任务程序。
接上文 从应用到内核查接口超时(中),查到是因为 journal 导致 write 系统调用被阻塞进而导致超时后,总感觉证据还不够充分,没有一个完美的交待。而且 leader 还想着让我把问题排查过程分享给同事们,这让我更加不安,担心搞错了方向。
Nginx 的特点: 1.处理静态文件 2.反向代理加速 3.fastCGI,简单的负载均衡和容错 4.模块化的结构 5.分阶段资源分配技术,使得它的 CPU 与内存占用率非常低,保持 10,000 个没有活动的连接,它只占 2.5M 内存 6.支持内核 Poll 模型,能经受高负载的考验,有报告表明能支持高达 50,000 个并发连接数 7.采用 master-slave 模型,能够充分利用 SMP 的优势,且能够减少工作进程在磁盘 I/O 的阻塞延迟。当采用 select()/poll() 调用时,还可
很多时候,我们做项目并不会创建那么多进程,而是创建一个进程,在该进程中创建多个线程进行工作。
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,因此内核其实像多进程多线程编程一样也需要一些同步机制来同步各执行单元对共享数据的访问,尤其是在多处理器系统上,更需要一些同步机制来同步不同处理器上的执行单元对共享的数据的访问。在主流的Linux内核中包含了如下这些同步机制包括:
操作系统是管理计算机硬件和软件资源的计算机程序,管理配置内存、决定资源供需顺序、控制输入输出设备等。操作系统提供让用户和系统交互的操作界面。操作系统的种类是多种多样的,不局限于计算机,从手机到超级计算机,操作系统可简单也可复杂,在不同的设备上,操作系统可向用户呈现多种操作。因为我们不可能直接操作计算机硬件,而且设备种类繁多,需要一个统一的界面,因此有了操作系统,操作系统的简易性使得更多人能使用计算机。常见的操作系统有:Windows、Linux、MacOS、Android等,总结一句话就是:操作系统是管理硬件、提供用户交互的软件系统。
linux内核中有多种内核锁,内核锁的作用是: 多核处理器下,会存在多个进程处于内核态的情况,而在内核态下,进程是可以访问所有内核数据的,因此要对共享数据进行保护,即互斥处理; linux内核锁机制有信号量、互斥锁、自旋锁还有原子操作。 一、信号量(struct semaphore): 是用来解决进程/线程之间的同步和互斥问题的一种通信机制,是用来保证两个或多个关键代码不被并发调用。 信号量(Saphore)由一个值和一个指针组成,指针指向等待该信号量的进程。信号量的值表示相应资源的使用情况。信号量S>=0
线程同步可以说在日常开发中是用的很多, 但对于其内部如何实现的,一般人可能知道的并不多。 本篇文章将从如何实现简单的锁开始,介绍linux中的锁实现futex的优点及原理,最后分析java中同步机制如wait/notify, synchronized, ReentrantLock。
一. linux内核简介 1. linux简介 1.1 unix的特点 unix很简洁,仅提供几百个系统调用,并有非常明确的设计目的 unix所有东西都当作文件对待,这种抽象使对数据和设备都通过一套相同的系统调用接口进行 内核用C语言编写,移植能力很强 进程创建迅速,独特的fork调用 提供了简洁但是稳定的进程间通讯原语 1.2 unix和linux linux克隆unix,但不是unix linux借鉴了unix很多的设计,并且实现了 unix的api linux没有直接使用unix的源代码,但完整表达了
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