函数原型:int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);
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。
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。
无名管道是一种半双工的通信方式,数据只能单向流动,而且只能在具有亲缘关系的进程间使用.进程的亲缘关系一般指的是父子关系。无明管道一般用于两个不同进程之间的通信。当一个进程创建了一个管道,并调用fork创建自己的一个子进程后,父进程关闭读管道端,子进程关闭写管道端,这样提供了两个进程之间数据流动的一种方式。
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
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。
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。
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:
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。
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)。
要想一个系统不崩溃,性能还得好,同步技术是非常关键的。但是,完全避免竞态条件几乎是难于上青天。因为它要求对内核各个功能模块之间的交互得有一个清晰深刻的理解。下面我们看一下Linux内核中一些具体保护数据访问的示例,加深对其理解,甚至可以在自己的内核设计上借鉴一下。
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;
进程间的通信方式,其实我们一直在用它,但是我们都不会去注意它。如果碰到面试官问你知道多少种进程间的通信方式,估计很多人都会有点懵。今天我们就来总结下进程间的通信方式有哪些。
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。
https://mp.weixin.qq.com/s/mblyh6XrLj1bCwL0Evs-Vg
本文主要介绍进程间通信(IPC,Inter Process Communication)的一些方式,包括:
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。
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。
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:
Linux:进程间通信(二.共享内存详细讲解以及小项目使用和相关指令、消息队列、信号量)
进程间通信(IPC,InterProcess Communication)是指在不同进程之间传播或交换信息。
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
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
对于进程间通信,想必管道大家再熟悉不过了,对于管道这种通信方式,其实是对底层代码的一种复用,linux工程师借助类似文件缓冲区的内存空间实现了管道,其实也算偷了一个小懒,随着linux的发展,linux正式推出了System V来专门进行进程间通信,它和管道的本质都是一样的,都是让不同的进程看到同一份资源。
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
在进程通信应用中会用到共享内存,这就涉及到了IPC,与IPC相关的命令包括:ipcs、ipcrm(释放IPC)。IPCS命令是Linux下显示进程间通信设施状态的工具。我们知道,系统进行进程间通信(IPC)的时候,可用的方式包括信号量、共享内存、消息队列、管道、信号(signal)、套接字等形式[2]。使用IPCS可以查看共享内存、信号量、消息队列的状态。
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。
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。
进程间通信(IPC,Inter-Process Communication),指至少两个进程或线程间传送数据或信号的一些技术或方法。
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。
它可以看成是一种特殊的文件,对于它的读写也可以使用普通的read、write 等函数。但是它不是普通的文件,并不属于其他任何文件系统,并且只存在于内存中。
Linux操作系统概述 Q1.什么是GNU?Linux与GNU有什么关系? A: 1)GNU是GNU is Not Unix的递归缩写,是自由软件基金会(Free Software Foundation,FSF)的一个项目,该项目已经开发了许多高质量的编程工具,包括emacs编辑器、著名的GNU C和C++编译器(gcc和g++); 2)Linux的开发使用了许多GNU工具,Linux系统上用于实现POSIX.2标准的工具几乎都是由GNU项目开发的;Linux内核、GNU工具以及其它一些自由软件组成
信号量(Semaphore),有时被称为信号灯,是在多线程环境下使用的一种设施,是可以用来保证两个或多个关键代码段不被并发调用。在进入一个关键代码段之前,线程必须获取一个信号量;一旦该关键代码段完成了,那么该线程必须释放信号量。其它想进入该关键代码段的线程必须等待直到第一个线程释放信号量。
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。
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。
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。
在 System V 通信标准中,还有一种通信方式:消息队列,以及一种实现互斥的工具:信号量;随着时代的发展,这些陈旧的标准都已经较少使用了,但作为 IPC 中的经典知识,我们可以对其做一个简单了解,扩展 IPC 的知识栈,尤其是 信号量,可以通过它,为以后多线程学习中 POSIX 信号量的学习做铺垫
zabbix_agentd [10555]: cannot create Semaphore: [28] No space left on device
4.一般要阻塞,就算使用 O_NONBLOCK 标志位来达到不阻塞,也要一次性把管道写满才能不阻塞,但是无法知道管道可写空间是多少
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。
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
该函数的每次都用都返回两次,在父进程中返回的是子进程的PID,在子进程中返回的是0.该返回值是兴许代码推断当前进程是父进程还是子进程的根据。
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。
UNIX/Linux 是多任务的操作系统,通过多个进程分别处理不同事务来实现,如果多个进程要进行协同工作或者争用同一个资源时,互相之间的通讯就很有必要了
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
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。
Windows开发环境:Windows 7 64bit、Windows 10 64bit
领取专属 10元无门槛券
手把手带您无忧上云