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：
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）：
除了原子操作，中断屏蔽，自旋锁以及自旋锁的衍生锁之外，在Linux内核中还存在着一些其他同步互斥的手段。
对于信号量我们并不陌生。信号量在计算机科学中是一个很容易理解的概念。本质上，信号量就是一个简单的整数，对其进行的操作称为PV操作。进入某段临界代码段就会调用相关信号量的P操作；如果信号量的值大于0，该值会减1，进程继续执行。相反，如果信号量的值等于0，该进程就会等待，直到有其它程序释放该信号量。释放信号量的过程就称为V操作，通过增加信号量的值，唤醒正在等待的进程。
需要提前了解的知识点： AbstractQueuedSynchronizer 实现原理 类介绍 Semaphore（信号量）是用来控制同时访问特定资源的线程数量，它通过协调各个线程，以保证合理的使用公共资源。比如控制用户的访问量，同一时刻只允许1000个用户同时使用系统，如果超过1000个并发，则需要等待。 使用场景 比如模拟一个停车场停车信号，假设停车场只有两个车位，一开始两个车位都是空的。这时如果同时来了两辆车，看门人允许它们进入停车场，然后放下车拦。以后来的车必须在入口等待，直到停车场中有车辆离开。这
如果需要多个进程合作来完成某个任务，那个可能会存在资源争用或者其他一些意想不到的问题，这个时候，就需要通过实现进程同步来防止问题的产生。
zabbix_agentd [10555]: cannot create Semaphore: [28] No space left on device
Semaphore概述 信号量：它是不同进程或者一个给定进程内部不同线程间同步的机制 二值信号量：值为0或者1，与互斥锁类似，资源可用时，值为1，不可用时，值为0 计数信号灯：值在0到n之间。用来统计资源，其值代表可用资源数 等待操作:等待信号灯的值变为大于0，然后将其减1；而释放操作则相反，用来唤醒等待资源的进程或者线程 System V 信号灯（进程同步）:是一个或者多个信号灯的一个集合。其中的每一个都是单独的计数信号灯。而Posix信号灯（线程同步）指的是单个计数信号灯 System V 信号灯由内核
接下来需要完成任务间的同步和通信。 任务间同步，为什么需要任务间同步，比如对公共资源的访问，如果不同步，一个任务正在访问资源，另一个任务不知道这个资源正在被访问，也去访问了，这就出现问题了。还有就是任务再等待某一事件的触发，触发后才能运行。实现的一种同步方法就是信号量。何为信号量？举个简单的例子来说，就像是资源的标识，如停车位，当还有停车位时，车才可以停进来，但没有停车位时，外面的车就必须等待，等到有停车位时再进来。下面是一个信号量的简单实现，原理就是用一个全局变量代表可用的资源。当有资源时，这个变量加一，当这个变量为0时代表没有资源了，任务开始挂起，同时开始切换到其它任务。
信号量的概念参见这里。 与消息队列和共享内存一样，信号量集也有自己的数据结构： struct semid_ds { struct ipc_perm sem_perm; /* Ownership a
我们使用过windows的都知道，当一个程序被卡死的时候不管怎样都没反应，这样我们就可以打开任务管理器直接强制性的结束这个进程，这个方法的实现就是和Linux上通过生成信号和捕获信号来实现相似的，运行过程中进程捕获到这些信号做出相应的操作使最终被终止。
在多年前，linux还没有支持对称多处理器SMP的时候，避免并发数据访问相对简单。
互斥：同一个资源同一时间只有一个访问者可以进行访问，其他访问者需要等前一个访问者访问结束才可以开始访问该资源。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。
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
在计算机科学中，有一些经典的同步问题，读者-作家问题就是其中一个，该问题涉及多个并发线程试图同时访问同一共享资源的情况。
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：
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。
在处理进程间的同步与互斥问题时，我们离不开信号量和PV原语，使用这两个工具的目的在于打造一段不可分割不可中断的程序。应当注意的是，信号量和PV原语是解决进程间同步与互斥问题的一种机制，但并不是唯一的机制。
并发相关的缺陷是最容易制造的，也是最难找到的，为了响应现代硬件和应用程序的需求，Linux 内核已经发展到同时处理更多事情的时代。这种变革使得内核性能及伸缩性得到了相当大的提高，然而也极大提高了内核编程的复杂性。
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
对于基础类型操作，使用原子变量就可以做到线程安全，那原子操作是如何保证线程安全的呢？linux中的原子变量如下：
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）。
由于各个进程之间独享一块用户地址空间，一般而言这块独立的用户地址空间不能互相访问，所以进程之间想要通信必须通过内核空间（每个进程共享）。
我们使用队列、信号量、事件组等等方法时，并不知道对方是谁。使用任务通知时，可以明确指定：通知哪个任务。
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。
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）。
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。
本文主要介绍进程间通信（IPC，Inter Process Communication）的一些方式，包括：
Linux里的信号量是一种睡眠锁，调用者试图获得一个已被占用的信号量时，信号量会将其推入一个等待队列，让其睡眠。当该信号量被释放后，等待队列中的任务会被唤醒，获得该信号量。
阅读前面的文章，我们已经知道了进程是操作系统对正在运行的程序的抽象。现代操作系统中，进程通常需要和其他进程进行通信。我们称之为进程间通信 问题。又叫做IPC（Inter Process Communication） 问题。IPC主要解决以下3个问题：
信号量（英语：semaphore）又称为信号标，是一个同步对象，用于保持在0至指定最大值之间的一个计数值。当线程完成一次对该semaphore对象的等待（wait）时，该计数值减一；当线程完成一次对semaphore对象的释放（release）时，计数值加一。当计数值为0，则线程等待该semaphore对象不再能成功直至该semaphore对象变成signaled状态。semaphore对象的计数值大于0，为signaled状态；计数值等于0，为nonsignaled状态.
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。
在上一篇文章中，我们探讨了进程间通信的三种常见机制：管道、消息队列和共享内存。我们了解到，这些机制各有其特点和适用场景，可以根据实际需求选择合适的机制进行进程间通信。然而，进程间通信并不仅限于这三种方式。
前言：非常早之前就接触过同步这个概念了，可是一直都非常模糊。没有深入地学习了解过，最近有时间了，就花时间研习了一下《linux内核标准教程》和《深入linux设备驱动程序内核机制》这两本书的相关章节。趁刚看完，就把相关的内容总结一下。
信号量是并发编程中常见的一种同步机制，在需要控制访问资源的线程数量时就会用到信号量，关于什么是信号量这个问题，我引用一下维基百科对信号量的解释，大家就明白了。
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。
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
操作系统中的进程是指正在运行的程序的实例。每个进程都有自己的地址空间、数据和代码。进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。
由于Android系统是基于Linux系统的，所以有必要简单的介绍下Linux的跨进程通信，对大家后续了解Android的跨进程通信是有帮助的，本篇的主要内容如下：
---- 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
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。
一、课程介绍 UNIX/Linux环境C语言，借助学习操作系统的接口的方法来学习、理解操作系统的 运行机制以及一些网络协议 C/C++、数据结构和算法 与平台无关，重点是算法逻辑 Uinx/Linux/Android/IOS 平台相关，系统接口 嵌入式/驱动/移植 硬件相关，硬件接口
管道是一种特殊的文件，它不属于某一种文件系统，而是一种独立的文件系统，是只存在于内存中的文件，本质是内核的一块缓冲。写入的内容每次都添加在管道缓冲区的末尾，并且每次都是从缓冲区的头部读出数据。管道是单向的、先进先出的、无结构的、固定大小字节流，它把一个进程的标准输出和另一个进程的标准输入连接在一起。
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。
关于同步理论的一些基本概念 临界区（critical area）: 访问或操作共享数据的代码段 简单理解：synchronized大括号中部分（原子性） 竞争条件（race conditions）两个线程同时拥有临界区的执行权 数据不一致：（data unconsistency） 由竞争条件引起的数据破坏 同步（synchronization）避免race conditions 锁：完成同步的手段（门锁，门后是临界区，只允许一个线程存在） 上锁解锁必须具备原子性 原子性（象原子一样不可分割的操作） 有序
要深入理解Linux内核中的同步与互斥的实现，需要先了解一下内联汇编：在C函数中使用汇编代码。
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
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;
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