Programación multiproceso de Linux (2) 2019-08-10

Hay tres mecanismos dedicados a la sincronización de subprocesos: semáforos POSIX, mutex y variables de condición.

Hay dos grupos de API de semáforos en Linux, uno es el semáforo System V IPC, es decir. , operación PV y semáforo POSIX Los nombres de los semáforos POSIX comienzan con sem_.

El parámetro phshared especifica el tipo de semáforo. Si su valor es 0, significa que el semáforo es un semáforo local. de lo contrario, el semáforo se puede compartir entre varios procesos. El valor especifica el valor inicial del semáforo, que generalmente corresponde a la siguiente función sem_wait

Entre ellas, la función más importante sem_wait. reduzca el valor del semáforo en uno en una operación atómica. Si el valor del semáforo es cero, sem_wait se bloqueará. El valor del semáforo se puede inicializar por el valor en la función sem_trywait. de sem_wait; la función sem_post incrementará el semáforo en uno en una operación atómica. Cuando el valor del semáforo es mayor que 0, se despertarán otros subprocesos que estén llamando a sem_wait y esperando el semáforo.

Estas funciones devuelven 0 cuando tienen éxito, devuelven -1 y establecen errno en caso de error.

Modelo productor-consumidor:

El productor corresponde a un semáforo: sem_t productor;

El consumidor corresponde a un semáforo: sem_t cliente;

sem_init(amp; productor, 2)----El productor tiene recursos y puede trabajar;

sem_init(amp ; cliente, 0)----El consumidor no tiene recursos y está bloqueado;

Establezca (bloquee) el mutex antes de acceder a los recursos públicos para garantizar que solo un hilo acceda a los datos al mismo tiempo. desbloquear) el mutex después de que se complete el acceso.

El modo de operación del bloqueo mutex: acceso en serie a recursos compartidos;

El modo de operación del semáforo: acceso paralelo a los más compartidos recursos;

El mutex está representado por el tipo de datos pthread_mutex_t. Antes de usar el mutex, debe usar la función pthread_mutex_init para inicializarlo. Tenga en cuenta que debe llamar a pthread_mutex_destroy después de su uso. > pthread_mutex_init se usa para inicializar el bloqueo mutex y mutexattr se usa para especificar los atributos del bloqueo mutex. Si es NULL, indica el atributo predeterminado. Además de utilizar esta función para inicializar el mutex, también puede inicializarlo de la siguiente manera: pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER.

pthread_mutex_destroy se utiliza para destruir el bloqueo mutex y liberar los recursos del núcleo ocupados. Destruir un bloqueo mutex ya bloqueado tendrá consecuencias impredecibles.

pthread_mutex_lock bloquea un mutex en una operación atómica. Si el bloqueo mutex de destino ya está bloqueado, pthread_mutex_lock se bloquea hasta que el propietario del bloqueo mutex lo desbloquee.

pthread_mutex_trylock es similar a pthread_mutex_lock, pero siempre regresa inmediatamente, independientemente de si el mutex es. bloqueado es una versión sin bloqueo de pthread_mutex_lock. Cuando el mutex de destino no está bloqueado, pthread_mutex_trylock realiza la operación de bloqueo; de lo contrario, se devolverá el código de error EBUSY.

Nota: pthread_mutex_lock y pthread_mutex_trylock que se analizan aquí son para bloqueos ordinarios. Para otros tipos de bloqueos, estas dos funciones de bloqueo tendrán comportamientos diferentes.

pthread_mutex_unlock le da a un mutex una operación atómica. El bloqueo está desbloqueado. Si hay otros subprocesos esperando este mutex en este momento, uno de estos subprocesos lo adquirirá.

Las tres impresoras se turnan para imprimir:

Salida. resultado:

Si el mutex se usa para sincronizar el acceso de subprocesos a datos compartidos, entonces la variable de condición se usa para sincronizar el valor de los datos compartidos entre subprocesos. Las variables de condición proporcionan un mecanismo para la comunicación entre subprocesos: cuando un. ciertos datos compartidos alcanzan un cierto valor, activa el hilo que espera estos datos compartidos.

Las variables de condición se usarán cuando las condiciones sean diferentes. Bloquea el hilo cuando se cumplen. Y las variables de condición y los mutex son. se utilizan en conjunto para permitir que los subprocesos esperen a que ocurran condiciones específicas sin competencia.

Entre ellas, la función pthread_cond_broadcast activa todas las variables de condición de destino en espera en forma de subproceso de transmisión, y la función pthread_cond_signal es. se utiliza para despertar un hilo que espera la variable de condición de destino, pero a veces es posible que necesitemos despertar un hilo fijo, lo que se puede lograr mediante métodos indirectos: definir una variable global que pueda identificar de forma única el hilo de destino y despertar el hilo en espera. variable de condición Establezca esta variable como el subproceso de destino antes del subproceso y luego use la transmisión para activar todos los subprocesos en espera. Una vez que estos subprocesos se despierten, verificarán la variable para determinar si son ellos mismos.

Usar. bloqueos mutex de variable de condición Implemente el modelo productor-consumidor:

Resultados de ejecución:

Cola de bloqueo productor-consumidor

Resultados de ejecución: