这篇文章介绍Linux下线程同步与互斥机制–互斥锁，在多线程并发的时候，都会出现多个消费者取数据的情况，这种时候数据都需要进行保护，比如: 火车票售票系统、汽车票售票系统一样，总票数是固定的，但是购票的终端非常多。
---- 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
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。
初学者在使用 多线程 并发执行任务时一定会遇到 并发访问的问题，最直观的感受就是每次运行得出的结果值大概率不一致，这种执行结果不一致的现象是非常致命，因为它具有随机性，即结果可能是对的，也可能是错的，无法可靠的完成任务，类似物理学神兽 薛定谔的猫
Linux 内核提供了一个遵守上面语义的旗标实现, 尽管术语有些不同. 为使用旗标, 内核 代码必须包含 <asm/semaphore.h>. 相关的类型是 struct semaphore; 实际旗标可以用 几种方法来声明和初始化. 一种是直接创建一个旗标, 接着使用 sema_init 来设定它:
1、多线程的问题引入 多线程的最大的特点是资源的共享，但是，当多个线程同时去操作（同时去改变）一个临界资源时，会破坏临界资源。如利用多线程同时写一个文件： #include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <malloc.h> const char filename[] = "hello"; void* thread(void *id){ int num = *(int *)id; // 写文件的操作 F
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）。
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。
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。
在信号量最后的部分说，当count=1的时候可以用信号量实现互斥。在早期的Linux版本中就是当count=1来实现mutex的。
在线程并发执行的时候,我们需要保证临界资源的安全访问,防止线程争抢资源,造成数据二义性。
线程同步机制引入 : 多个线程读取同一个资源时 , 可能会造成冲突 , 因此需要引入线程同步机制 , 让多个线程按照一定规则对共享的资源进行操作 ;
铺垫 在Java SE 1.5之前，多线程并发中，synchronized一直都是一个元老级关键字，而且给人的一贯印象就是一个比较重的锁。 为此，在Java SE 1.6之后，这个关键字被做了很多的优化，从而让以往的“重量级锁”变得不再那么重。 synchronized主要有两种使用方法，一种是代码块，一种关键字写在方法上。 这两种用法底层究竟是怎么实现的呢？在1.6之前是怎么实现的呢？ 字节码实现原理 在java语言中存在两种内建的synchronized语法：1、synchronized语句；2、s
什么叫互斥量，顾名思义就是咱这么多人，只能有一个使用这个资源，就像共享小单车，一次只能给一个人用，一个人下车锁车了，另一个人才能去扫码开锁。
互斥锁是实现传统重入互斥体的内核对象。互斥锁允许多个线程通过确保对资源的互斥访问来安全地共享相关的硬件或软件资源。
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:
序言：近期读Linux 5.15的发布说明，该版本合并了实时锁机制，当开启配置宏CONFIG_PREEMPT_RT的时候，这些锁被基于实时互斥锁的变体替代：mutex、ww_mutex、rw_semaphore、spinlock和rwlock。第一次听说ww_mutex，在百度上查找的时候发现介绍文档很少，于是自己学习，写成笔记。
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。
综述 在上一篇介绍了linux驱动的调试方法，这一篇介绍一下在驱动编程中会遇到的并发和竟态以及如何处理并发和竞争。 首先什么是并发与竟态呢？并发(concurrency)指的是多个执行单元同时、并行被执行。而并发的执行单元对共享资源(硬件资源和软件上的全局、静态变量)的访问则容易导致竞态(race conditions)。可能导致并发和竟态的情况有： SMP（Symmetric Multi-Processing），对称多处理结构。SMP是一种紧耦合、共享存储的系统模型，它的特点是多个CPU使用共同的系统总线
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。
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：
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。
② 声明线程 ID : 线程 ID 类型是 pthread_t 类型的 , 其本质是 int 类型 ;
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：
POSIX 全称是 Portable Operating System Interface of UNIX ，表示可移植操作系统接口，本质上是一种编程标准。它定义了操作系统应该为应用程序提供的接口标准，是 IEEE 为要在各种 UNIX 操作系统上运行的软件而定义的一系列 API 标准的总称。
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。
init 函数在包初始化时自动执行，这意味着它在程序开始执行前，由于 init 函数是由 Go 运行时自动调用的，并且在程序生命周期中只会被调用一次，它可以被用来初始化单例。
Mutex：互斥锁 RWMutex：读写锁 WaitGroup：等待组 Once：单次执行 Cond：信号量 Pool：临时对象池 Map：自带锁的map
pthread_mutex_lock()函数是一个阻塞型的上锁函数，若互斥锁已经上了锁，调用pthread_mutex_lock()函数对互斥锁再次上锁的话，调用线程会阻塞，直到当前互斥锁被解锁。 pthread_mutex_trylock()函数是一个非阻塞型的上锁函数，如果互斥锁没被锁住，pthread_mutex_trylock()函数将把互斥锁加锁, 并获得对共享资源的访问权限；如果互斥锁被锁住了，pthread_mutex_trylock()函数将不会阻塞等待而直接返回EBUSY（已加锁错误），表示共享资源处于繁忙状态。 如果互斥锁变量mutex已经上锁，调用pthread_mutex_unlock()函数将解除这个锁定，否则直接返回。该函数唯一的参数mutex是pthread_mutex_t数据类型的指针。该函数调用成功返回0，否则返回-1。
在多处理器共享内存的架构中（如：对称多处理系统SMP），线程可以用于实现程序的并行性。历史上硬件销售商实现了各种私有版本的多线程库，使得软件开发者不得不关心它的移植性。对于UNIX系统，IEEE POSIX 1003.1标准定义了一个C语言多线程编程接口。依附于该标准的实现被称为POSIX theads 或 Pthreads。
尽管信号量已经可以实现互斥的功能，但是“正宗”的mutex在Linux内核中还是真实地存在着。尤其是在Linux内核代码中，更多能看到mutex的身影。
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。
Linux 内核中的同步机制：原子操作、信号量、读写信号量、自旋锁的API、大内核锁、读写锁、大读者锁、RCU和顺序锁。 1、介绍 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，即使单CPU内核也需要一些同步机制来同步不同执行单元对共享的数据的访问。 主流的Linux内核中的同步机制包括： 原子操作 信号量（semaphore） 读写信号量（rw_semaphore） 自旋锁spinlock 大内核锁BKL(Big Kernel Lock) 读写锁rwlock、 brlock（只包含在2.4内核中
线程池是一种管理线程的机制，它可以在需要时自动创建和销毁线程，以及分配和回收线程资源。线程池的主要优点是减少了频繁创建和销毁线程所带来的开销，提高了系统的稳定性和可扩展性。此外，线程池还可以有效地控制线程的数量，避免过多线程导致的资源竞争和系统过载
1. 线程创建方法函数原型 : int pthread_create(pthread_t *tidp, const pthread_attr_t *attr, (void*)(*start_rtn)(void*), void *arg);
锁是最常用的同步工具之一。可以使用锁来保护代码的关键部分，该部分代码段一次只能访问一个线程。
FreeRTOS 信号量和互斥锁是基于队列实现的， 队列介绍见 << FreeRTOS 消息队列 >>。 使用信号量需要在源文件中包含头文件 semphr.h , 该文件定义了信号量的 API， 实际我们使用的信号量 API 都是宏定义， 宏的实际是队列提供的函数。
假设我们有一个公共数据x(也可以叫共享资源，临界资源)，然后跑10个线程都去访问这变量并对这个变量进行修改的操作，那么就得到意料之外的结果。
锁是一个常见的同步概念，我们都听说过加锁（lock）或者解锁（unlock），当然学术一点的说法是获取（acquire）和释放（release）。
测试中效率最高的锁, 不过经YYKit作者确认, OSSpinLock已经不再线程安全,OSSpinLock有潜在的优先级反转问题
重学编程之Golang的plan中的上一篇文章我向大家介绍了，并发编程基础，goroutine的创建，channel，正由于go语言的简洁性,我们可以简易快速的创建任意个协程。同时也留下了许多隐患，如果没有更加深入的学习，其实很难直接将其运用到实际项目中，实际生活中。为什么呢？并发的场景许许多多，但一味的只知道其创建，是很难有效的解决问题。例如以下场景-资源竞争
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
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