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
在单线程的程序里，有两种基本的数据：全局变量和局部变量。但在多线程程序里，还有第三种数据类型：线程数据（TSD: Thread-Specific Data）。
为了实现跨平台，需要将差异性接口抽象出来，我们整个组件需要抽象几个内容：①日志接口；②内存管理接口；③ 线程接口；④互斥量接口；⑤信号量接口。以CMSIS接口为例的实现：
---- Hello、Hello大家好，我是木荣，今天我们继续来聊一聊Linux中多线程编程中的重要知识点，详细谈谈多线程中同步和互斥机制。 同步和互斥 互斥：多线程中互斥是指多个线程访问同一资源时同时只允许一个线程对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的； 同步：多线程同步是指在互斥的基础上（大多数情况），通过其它机制实现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
每一种技术的出现必然是因为某种需求。正因为人的本性是贪婪的，所以科技的创新才能日新月异。
每个进程的用户地址空间都是独立的，一般而言是不能互相访问的，但内核空间是每个进程都共享的， 所以进程之间要通信必须通过内核。
想必各位读者在看了昨天的文章分享之后，大概对线程有了一个比较清楚的认识了，但是昨天讲的东西过于纯理论化，所以在昨天的基础上，今天我们就来进行实战演练，做到活学活用，废话不多说，直接开干吧。
实际上就是解释ucore的哲学家就餐怎么实现的，内核级别的信号量怎么实现的，之后给出自己关于用户级别的信号量的设计方案，比较两者异同。
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。
信号量（sem）在操作系统中是一种实现系统中任务与任务、任务与中断间同步或者临界资源互斥保护的机制。在多任务系统中，各任务之间常需要同步或互斥，信号量就可以为用户提供这方面的支持。
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。
进程间通信又称IPC(Inter-Process Communication)，指多个进程之间相互通信，交换信息的方法。
信号量（semaphore）本质上是一个计数器，用于多进程对共享数据对象的读取，它和管道有所不同，它不以传送数据为主要目的，它主要是用来保护共享资源（信号量也属于临界资源），使得资源在一个时刻只有一个进程独享。 在信号量进行PV操作时都为原子操作（因为它需要保护临界资源）。
相同： 都在 缓存内核 中 读写 ， 先进先出 ，不支持 lseek 之类文件定位操作
初学操作系统的时候，我就一直懵逼，为啥进程同步与互斥机制里有信号量机制，进程通信里又有信号量机制，然后你再看网络上的各种面试题汇总或者博客，你会发现很多都是千篇一律的进程通信机制有哪些？进程同步与互斥机制鲜有人问津。看多了我都想把 CSDN 屏了.....，最后知道真相的我只想说为啥不能一篇博客把东西写清楚，没头没尾真的浪费时间。
在Linux下, 线程的互斥量数据类型是pthread_mutex_t 在使用前, 要对它进行初始化:
生产者消费者模型（CP模型）是一种非常经典的设计，常常出现在各种 「操作系统」 书籍中，深受教师们的喜爱；这种模型在实际开发中还被广泛使用，因为它在多线程场景中是十分高效的！
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 为什么使用线程? 使用fork创建进程以执行新的任务，该方式的代价很高——子进程将父进程的所有资源都复制一遍。 多个进程之间不会直接共享内存。 进程是系统分配资源的基本单位，线程是进程的基本执行
sem: 0 -> 1 -> 0 若临界资源只有1个，则sem设为1，当要使用临界资源时，sem由1变为0，其他人在想申请，则申请不到挂起排队，等待释放临界资源时 sem由0变为1 ，才可以再申请临界资源 这种信号量称为 二元信号量 ，等同于互斥锁
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。
同步是指协调多个执行线程或进程的执行，以确保它们按照一定的顺序执行或在特定的条件下等待。常见的同步机制包括信号量、条件变量和屏障等。
学习软件工程规范的时候，我们知道瀑布模型，在整个项目开发过程分为多个阶段，上一阶段的输出作为下一阶段的输入。各个阶段的具体内容如下图所示
信号量是一种计数器，用来控制对多个进程/线程共享的资源进行访问。常和锁一同使用。 在某个进程/线程正在对某个资源进行访问时，信号量可以阻止另一个进程/线程去打扰。 生产者和消费者模型是信号量的典型使用。
生产者消费者模式就是通过一个容器来解决生产者和消费者的强耦合问题。生产者和消费者彼此之间不直接通讯，而通过阻塞队列来进行通讯，所以生产者生产完数据之后不用等待消费者处理，直接扔给阻塞队列，消费者不找生产者要数据，而是直接从阻塞队列里取，阻塞队列就相当于一个缓冲区，平衡了生产者和消费者的处理能力。这个阻塞队列就是用来给生产者和消费者解耦的。
实例：web服务器。来一个建立一个线程，断了就销毁线程。要是用进程，创建和销毁的代价是很难承受的。
这里介绍一下如何使用线程来实现并发的功能，如何使用互斥锁或者信号量来实现线程同步，如何使用条件变量来实现多线程之间的通信，借助条件变量，可以实现线程之间的协调，使得各个线程能够按照特定的条件进行等待或唤醒。
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。在多任务操作系统中，同时运行的多个任务可能：
同步问题是保证数据安全的情况下，让线程访问资源具有一定的顺序性，从而有效避免饥饿问题，叫做同步。
System-V的信号量是老古董，除非万不得已，否则我们一般用POSIX信号量，好用、简单、靠谱。
结果面试过程只花了 5 分钟就结束了，面完的时候，天还是依然是亮的，还得在烈日下奔波 1 小时回去。
因为现代操作系统是多处理器计算的架构，必然更容易遇到多个进程，多个线程访问共享数据的情况，如下图所示：
在计算机科学和软件工程中，多线程编程是一项关键技能，尤其在当今多核处理器和高并发应用程序的背景下显得尤为重要。本文将全面探讨Linux环境下的线程编程，涵盖基本概念、线程创建与管理、线程同步、性能优化以及实际应用，通过详细的C++示例代码帮助读者深入理解并掌握这一技术。
不能拷贝互斥量变量，但可以拷贝指向互斥量的指针，这样就可以使多个函数或线程共享互斥量来实现同步。上面动态申请的互斥量需要动态的撤销。
1.初始化信号量 函数原型：int sem_init(sem_t* sem,int pshared,unsigned int value) 参数： sem:指定是哪一个信号量 pshared:指定信号量的类型，值为0表示是在当前进程使用的局部信号量，否则该信号量就可以在多个进程中共享。 value:指定信号量的初始值，可以理解为最多由多少个线程可以访问共享资源。 返回值：
与OpenMP相比，Pthreads的使用相对要复杂一些，需要我们显式的创建、管理、销毁线程，但也正因为如此，我们对于线程有更强的控制，可以更加灵活的使用线程。这里主要记录一下Pthreads的基本使用方法，如果不是十分复杂的使用环境，这些知识应该可以了。本文大部分内容都是参考自这里，有兴趣的可以看一下原文。
本文主要分享一个Cache一致性踩内存问题的定位过程，涉及到的知识点包括：backtrace、内存分析、efence、wrap系统函数、硬件watchpoint、DMA、Cache一致性等。
某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的，线程间不需要知道彼此的存在。
1、Linux进程间的通信方式？两个进程是如何来共享内存的？两个进程如何通过信号量通信？ Linux下进程间通信的方式有：管道(有名/无名) 、消息、信号、信号量、共享内存、邮箱、socket。 Linux下共享内存是进程间通信的方式之一，共享内存允许两个或多个进程访问同一块内存，比如像 malloc函数向不同的进程返回执行同一块物理内存区域的指针。当一个进程改变了这块地址中的内容的时候，其他拥有这块物理内存指针的进程也会察觉到这个更改。在进程间的通信方式中，共享内存是通信效率最高的，访问共享内存区域和访
一般 Android 系统相机的最高帧率在 30 FPS 左右，当帧率低于 20 FPS 时，用户可以明显感觉到相机画面卡顿和延迟。
1. 在先前我们的生产消费模型代码中，一个线程如果想要操作临界资源，也就是对临界资源做修改的时候，必须临界资源是满足条件的才能修改，否则是无法做出修改的，比如下面的push接口，当队列满的时候，此时我们称临界资源条件不就绪，无法继续push，那么线程就应该去cond的队列中进行wait，如果此时队列没满，也就是临界资源条件就绪了，那么就可以继续push，调用_q的push接口。 但是通过代码你可以看到，如果我们想要判断临界资源是否就绪，是不是必须先加锁然后再判断？因为本身判断临界资源，其实就是在访问临界资源，既然要访问临界资源，你需不需要加锁呢？当然是需要的！因为临界资源需要被保护！ 所以我们的代码就呈现下面这种样子，由于我们无法事前得知临界资源的状态是否就绪，所以我们必须要先加锁，然后手动判断临界资源的就绪状态，通过状态进一步判断是等待，还是直接对临界资源进行操作。 但如果我们能事前得知，那就不需要加锁了，因为我们提前已经知道了临界资源的就绪状态了，不再需要手动判断临界资源的状态。所以如果我们有一把计数器，这个计数器来表示临界资源中小块儿资源的数目，比如队列中的每个空间就是小块儿资源，当线程想要对临界资源做访问的时候，先去申请这个计数器，如果这个计数器确实大于0，那不就说明当前队列是有空余的位置吗？那就可以直接向队列中push数据。如果这个计数器等于0，那就说明当前队列没有空余位置了，你不能向队列中push数据了，而应该阻塞等待着，等待计数器重新大于0的时候，你才能继续向队列中push数据。
信号量的运用环境与互斥锁一样，但是信号量比互斥锁增加灵活，互斥锁只有两个状态(开锁和解锁)，而信号量本质上是一个计数器，它内部有一个变量计数信号值，可以保护一个资源可以同时被1个或者2个或者3个线程同时使用，如果信号量的值只是设置1（状态只有0和1），那么和互斥锁就是一样的功能。
原文链接：https://www.cnblogs.com/DOMLX/p/9661012.html
本文介绍了Linux信号量、POSIX信号量、Linux条件变量和Linux线程同步基本概念，并通过代码示例展示了如何使用这些技术进行线程同步。
管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，有名管道除了具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信。
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