linux 互斥锁应用实例

互斥锁pthread_mutex_init（）函数linux下为了多线程同步，通常⽤到锁的概念。

posix下抽象了⼀个锁类型的结构：ptread_mutex_t。

通过对该结构的操作，来判断资源是否可以访问。

顾名思义，加锁(lock)后，别⼈就⽆法打开，只有当锁没有关闭(unlock)的时候才能访问资源。

即对象互斥锁的概念，来保证共享数据操作的完整性。

每个对象都对应于⼀个可称为" 互斥锁" 的标记，这个标记⽤来保证在任⼀时刻，只能有⼀个线程访问该对象。

使⽤互斥锁（互斥）可以使线程按顺序执⾏。

通常，互斥锁通过确保⼀次只有⼀个线程执⾏代码的临界段来同步多个线程。

互斥锁还可以保护单线程代码。

要更改缺省的互斥锁属性，可以对属性对象进⾏声明和初始化。

通常，互斥锁属性会设置在应⽤程序开头的某个位置，以便可以快速查找和轻松修改。

l 头⽂件：#include <pthread.h>l 函数原型：int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,const pthread_mutexattr_t *restrict attr);pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;l 函数作⽤：该函数⽤于C函数的多线程编程中，互斥锁的初始化。

pthread_mutex_init() 函数是以动态⽅式创建互斥锁的，参数attr指定了新建互斥锁的属性。

如果参数attr为空(NULL)，则使⽤默认的互斥锁属性，默认属性为快速互斥锁。

互斥锁的属性在创建锁的时候指定，在LinuxThreads实现中仅有⼀个锁类型属性，不同的锁类型在试图对⼀个已经被锁定的互斥锁加锁时表现不同。

pthread_mutexattr_init() 函数成功完成之后会返回零，其他任何返回值都表⽰出现了错误。

函数成功执⾏后，互斥锁被初始化为未锁住态。

互斥锁的实现原理
一、互斥锁的定义
互斥锁（Mutex Lock）又称为独占锁，它是一种排他性锁定机制，指
的是当一个线程获得互斥锁后，其他线程就不能再次获得该锁，直到该线
程释放掉锁，其他线程才能获得该锁。

它有助于避免死锁或者对共享资源
的多次访问，确保了同一时刻只有一条线程访问该资源，从而保证了系统
的稳定性。

1、先读-再写实现原理
先读-再写实现原理是一种广泛应用于各种操作系统内部的同步机制。

其基本思想是：当一个线程要对一些共享资源进行更新操作时，首先要先
将这个资源拷贝到线程的本地缓存中，然后再在本地缓存中对这个资源进
行更新操作，最后将更新后的资源写回共享存储区。

这样就保证了当一个
线程正在进行资源更新操作的时候，其它线程只能读取这个资源，而不能
进行更新操作，从而实现了一种只读锁的功能，避免了多个线程同时修改
系统中的共享资源而产生的冲突，从而实现了对系统资源的有效保护。

2、信号量实现原理
信号量法也是一种常用的互斥锁的实现机制，它是根据一个整型变量
的值来实现资源的互斥访问的。

根据信号量的值的大小，决定共享资源的
互斥访问情况。

linux进程间同步机制一、进程间同步的概念在多进程系统中，进程间的通信是必要的，但同时也要防止进程间的相互干扰和数据污染。

进程间的同步机制就是用于解决这一问题的机制，它通过控制进程间的执行顺序、共享资源访问等方式，确保进程间的正确协作。

1. 互斥锁（Mutex）互斥锁是一种常用的进程同步机制，用于保护共享资源，防止多个进程同时访问和修改共享资源，导致数据错误或不一致。

使用互斥锁时，进程需要先获取锁才能访问共享资源，释放锁后才能进行其他操作。

示例代码：```cpthread_mutex_t mutex;pthread_mutex_lock(&mutex);// 访问共享资源pthread_mutex_unlock(&mutex);```2. 信号量（Semaphore）信号量是一种计数器，用于控制对共享资源的访问。

它可以实现进程间的同步和互斥，确保在任何时刻只有一个进程可以访问共享资源。

示例代码：```c#define MAX_COUNT 5sem_t sem;sem_wait(&sem); // 等待信号量释放// 访问共享资源sem_post(&sem); // 释放信号量```3. 屏障（Barrier）屏障是一种用于同步进程的机制，用于确保所有进程在执行完一定操作后才能继续执行。

在多线程或多进程编程中，屏障可以用于确保所有线程或进程完成了某个阶段的准备工作后，再继续执行后续的操作。

示例代码：```cpthread_barrier_t barrier;pthread_barrier_wait(&barrier); // 等待所有线程或进程到达屏障位置```4. 管道（Pipe）和消息队列（Message Queue）管道和消息队列是用于进程间通信的机制，它们允许一个进程向另一个进程发送消息或数据。

通过管道和消息队列，进程间可以异步地交换数据，从而实现同步。

pthread_mutex_lock例子pthread_mutex_lock是一个用于同步线程的函数，它提供了一种简单、可靠的方法来确保在多线程环境下对共享资源的互斥访问。

在本篇文章中，我将详细介绍pthread_mutex_lock的使用方法，并通过实例来说明它的作用以及如何使用它解决线程同步问题。

一、什么是线程同步？在线程编程中，当多个线程同时访问共享资源时，会引发一些并发访问问题。

其中最常见的问题是竞态条件（Race Condition），即多个线程在不同的时间点并发地读取或写入共享资源，导致结果的不确定性。

为了解决这个问题，我们需要使用同步机制来确保在任何给定时间点只有一个线程可以访问共享资源。

二、理解互斥锁（Mutex）互斥锁（Mutex）是一种用于线程同步的常见机制。

它提供了一种互斥操作，可以确保在任何给定时间点只有一个线程可以访问共享资源。

互斥锁有两种状态：锁定（Locked）和未锁定（Unlocked）。

线程在访问共享资源之前会尝试加锁，如果成功获取到锁，则可以访问资源；否则线程将被阻塞，直到锁被释放。

三、pthread_mutex_lock的使用方法pthread_mutex_lock函数是通过使用互斥锁来实现线程同步的。

它的声明如下：int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);其中，参数mutex是一个指向互斥锁的指针。

下面是使用pthread_mutex_lock 的基本步骤：1. 定义互斥锁：pthread_mutex_t mutex;2. 初始化互斥锁：pthread_mutex_init(&mutex, NULL);3. 加锁：pthread_mutex_lock(&mutex);4. 访问共享资源：在这个阶段，线程可以安全地访问共享资源。

5. 解锁：pthread_mutex_unlock(&mutex);6. 销毁互斥锁：pthread_mutex_destroy(&mutex);四、实例演示让我们通过一个例子来更好地理解pthread_mutex_lock的使用。

信号量机制解决互斥问题实验报告一、实验目的本实验旨在通过实际操作，深入理解信号量机制在解决互斥问题中的应用，并掌握其实现原理。

通过实验，我们将观察信号量如何确保对共享资源的互斥访问，从而提高多线程程序的安全性和稳定性。

二、实验环境操作系统：Linux编程语言：C语言开发工具：gcc编译器、终端三、实验原理信号量机制是一种常用的同步原语，用于解决多线程或多进程间的互斥问题。

信号量是一个整数值，通常用于表示资源的数量。

在解决互斥问题时，信号量通过维护一个非负的整数值来确保对共享资源的互斥访问。

四、实验步骤创建两个线程，它们需要访问共享资源。

使用信号量来同步这两个线程，确保它们不会同时访问共享资源。

在访问共享资源之前，线程必须获取信号量。

如果信号量的值为0，线程将被阻塞，直到信号量的值变为正值。

当线程完成对共享资源的访问后，释放信号量，使其值加1。

重复上述步骤，直到完成所有线程的同步操作。

五、实验代码实现以下是一个简单的C语言示例代码，演示了如何使用信号量解决互斥问题：#include <stdio.h>#include <pthread.h>// 定义共享资源数和线程数#define RESOURCE_COUNT 5#define THREAD_COUNT 2// 定义信号量变量pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;int semaphore = RESOURCE_COUNT; // 初始化为可用资源数void *thread_func(void *arg) {int i;for (i = 0; i < RESOURCE_COUNT; i++) {pthread_mutex_lock(&mutex); // 获取互斥锁，保护临界区代码printf("Thread %ld is accessing resource %d\n",pthread_self(), i);semaphore--; // 占用一个资源pthread_mutex_unlock(&mutex); // 释放互斥锁，允许其他线程进入临界区代码sleep(1); // 模拟耗时操作}pthread_exit(NULL);}int main() {pthread_t threads[THREAD_COUNT];int i;for (i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {pthread_create(&threads[i], NULL, thread_func, NULL); // 创建线程并执行函数thread_func()}for (i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {pthread_join(threads[i], NULL); // 等待所有线程执行完毕}return 0;}六、实验结果与分析通过运行上述代码，我们可以观察到以下实验结果：在多线程环境下，当一个线程正在访问共享资源时，其他线程将被阻塞，直到资源被释放。

linux c entercriticalsection -回复如何在Linux中实现进入临界区。

在多线程编程中，如果多个线程同时访问共享数据，可能会发生竞态条件（Race Condition）问题，导致程序出错或产生不正确的结果。

为了避免这种情况的发生，我们需要引入临界区（Critical Section）的概念。

临界区是指一段代码，当某个线程进入临界区时，其他线程需要等待，直到当前线程离开临界区为止。

在Linux中，我们可以使用互斥锁来实现进入临界区的操作。

下面是一步一步的解释：1. 引入头文件首先，我们需要引入pthread.h头文件，该头文件包含了我们需要用到的线程相关的函数和数据类型的声明。

我们需要在代码的开头添加以下一行代码：#include <pthread.h>2. 创建互斥锁接下来，我们需要创建一个互斥锁，用来控制临界区的访问。

可以通过声明一个pthread_mutex_t类型的变量来创建互斥锁。

在主函数中添加以下代码：pthread_mutex_t mutex;3. 初始化互斥锁创建完互斥锁后，我们需要对其进行初始化。

可以使用pthread_mutex_init函数来完成初始化操作。

在主函数中添加以下代码：pthread_mutex_init(&mutex, NULL);4. 进入临界区当需要进入临界区时，我们可以使用pthread_mutex_lock函数来获取对互斥锁的锁定。

这会阻塞其他线程对互斥锁的访问，直到当前线程释放锁。

在需要进入临界区的代码之前添加以下代码：pthread_mutex_lock(&mutex);5. 临界区代码在获取了互斥锁之后，我们可以放心地执行临界区代码，因为此时其他线程无法进入该区域。

在这段代码中，我们可以安全地操作共享数据，而不用担心竞态条件的问题。

6. 离开临界区当当前线程完成对临界区的操作后，我们需要释放互斥锁，以允许其他线程再次进入临界区。

linux线程间通信的几种方法Linux是一种开源的操作系统，它支持多线程编程，因此线程间通信是非常重要的。

线程间通信是指在多个线程之间传递数据或信息的过程。

在Linux中，有多种方法可以实现线程间通信，本文将介绍其中的几种方法。

1. 信号量信号量是一种用于线程间同步和互斥的机制。

它可以用来控制对共享资源的访问。

在Linux中，信号量是由sem_t类型的变量表示的。

它有三个主要的操作：初始化、P操作和V操作。

初始化操作用于初始化信号量的值。

P操作用于获取信号量，如果信号量的值为0，则线程会被阻塞，直到信号量的值大于0。

V操作用于释放信号量，将信号量的值加1。

下面是一个使用信号量实现线程间通信的例子：```#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <semaphore.h>sem_t sem;void *thread1(void *arg){sem_wait(&sem);printf("Thread 1\n");sem_post(&sem);pthread_exit(NULL);}void *thread2(void *arg){sem_wait(&sem);printf("Thread 2\n");sem_post(&sem);pthread_exit(NULL);}int main(){pthread_t t1, t2;sem_init(&sem, 0, 1);pthread_create(&t1, NULL, thread1, NULL); pthread_create(&t2, NULL, thread2, NULL); pthread_join(t1, NULL);pthread_join(t2, NULL);sem_destroy(&sem);return 0;}```在这个例子中，我们创建了两个线程，它们都需要获取信号量才能执行。

Linux系统线程创建及同步互斥方法简要说明（供查考）1、.POSIX线程函数的定义在头文件pthread.h中，所有的多线程程序都必须通过使用#include<pthread.h>包含这个头文件2、用gcc编译多线程程序时，必须与pthread函数库连接。

可以使用以下两种方式编译（建议使用第一种）（1）gcc –D_REENTRANT -o 编译后的目标文件名源文件名-lpthread例如：gcc –D_REENTRANT -o pthread_create pthread_create.c -lpthread （执行该编译结果的方式为：./pthread_create）（2）gcc -pthread -o 编译后的文件名源文件名例如：gcc -pthread -o example example.c一、需要用到的函数的用法提示1、创建线程函数pthread_t a_thread; /*声明a_thread变量，用来存放创建的新线程的线程ID（线程标识符）*/int res=pthread_create(&a_thread,NULL,thread_function,NULL);/*创建一个执行函数thread_function的新线程，线程ID存放在变量a_thread */ 2、退出线程函数pthread_exit(NULL);/*那个线程在执行中调用了该方法，那个线程就退出*/创建和退出线程实例3、连接（等待）线程函数int error;int *exitcodeppthread_t tid; /*用来表示一个已经存在的线程*/error=pthread_join(tid,&exitcodep); /*执行该方法的线程将要一直等待，直到tid 表示的线程执行结束，exitcodep 存放线程tid退出时的返回值*/4、返回线程ID的函数pthread_t t/*声明表示线程的变量t */t=pthread_self( ) /*返回调用该方法的线程的线程ID*/5、判断两个线程是否相等的函数(pthread_equal)int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);/*判断线程t1与线程t2是否线程ID相等*/二、线程同步1、使用互斥量同步线程（实现互斥）（1）互斥量的创建和初始化pthread_mutex_t a_mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER/*声明a_mutex为互斥量，并且初始化为PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER */ （2）锁定和解除锁定互斥量pthread_mutex_t a_mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER/*声明互斥量a_mutex*/int rc=pthread_mutex_lock(&a_mutex) /*锁定互斥量a_mutex*/ ………………………………/*锁定后的操作*/int rd= pthread_mutex_unlock(&a_mutex) /*解除对互斥量a_mutex的锁定*/例子：利用互斥量来保护一个临界区pthread_mutex_t a_mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;pthread_mutex_lock(&a_mutex) /*锁定互斥量a_mutex*//*临界区资源*/pthread_mutex_unlock(&a_mutex) /*解除互斥量a_mutex的锁定*/（3）销毁互斥量Int rc=pthread_mutex_destory(&a_mutex) /*销毁互斥量a_mutex*/2、用条件变量同步线程(实现真正的同步)条件变量是利用线程间共享的全局变量进行同步的一种机制，主要包括两个动作：一个线程等待"条件变量的条件成立"而挂起；另一个线程使"条件成立"（给出条件成立信号）。

kernel中的互斥锁1. 什么是互斥锁？在计算机科学中，互斥锁（Mutex）是一种用于控制对共享资源的访问的同步机制。

它允许多个线程或进程同时访问共享资源，但只允许一个线程或进程在任意时刻访问该资源。

互斥锁的主要目的是防止多个线程或进程同时访问共享资源，从而避免竞争条件（Race Condition）的发生。

竞争条件是指多个线程或进程在没有足够同步机制的情况下对共享资源进行读写操作，导致结果的不确定性。

2. 互斥锁在kernel中的应用在kernel中，互斥锁被广泛应用于保护共享数据结构的访问。

由于kernel是一个多线程的环境，不同的线程可能同时访问同一个数据结构，而互斥锁可以确保在任意时刻只有一个线程可以访问该数据结构，从而避免数据的不一致性和竞争条件的发生。

互斥锁在kernel中的应用非常广泛，例如：•保护内核数据结构的访问：kernel中有许多重要的数据结构，如进程控制块（PCB）、文件描述符表等，这些数据结构需要被多个线程或进程同时访问。

使用互斥锁可以确保对这些数据结构的访问是安全的。

•同步设备访问：在kernel中，许多设备是共享的，多个线程或进程可能同时访问同一个设备。

使用互斥锁可以确保对设备的访问是顺序的，避免冲突和不一致性。

•保护临界区：在kernel中，有些代码段是临界区，即多个线程或进程不能同时执行的代码段。

使用互斥锁可以确保在任意时刻只有一个线程或进程可以执行临界区的代码，从而避免竞争条件的发生。

3. kernel中的互斥锁实现在Linux kernel中，互斥锁是由mutex结构体表示的。

该结构体定义在<linux/mutex.h>头文件中，包含了互斥锁的各种属性和方法。

互斥锁的基本使用方法如下：#include <linux/mutex.h>struct mutex my_mutex;// 初始化互斥锁mutex_init(&my_mutex);// 获取互斥锁mutex_lock(&my_mutex);// 访问共享资源// 释放互斥锁mutex_unlock(&my_mutex);互斥锁的初始化使用mutex_init函数，该函数会将互斥锁的各种属性初始化为默认值。

Linux 同步方法剖析内核原子，自旋锁和互斥锁你也许接触过并发（concurrency）、临界段（critical section）和锁定，不过怎么在内核中使用这些概念呢？本文讨论了 2.6 版内核中可用的锁定机制，包括原子运算符（atomic operator）、自旋锁（spinlock）、读/写锁（reader/writer lock）和内核信号量（kernel semaphore）。

本文还探讨了每种机制最适合应用到哪些地方，以构建安全高效的内核代码。

本文讨论了 Linux 内核中可用的大量同步或锁定机制。

这些机制为 2.6.23 版内核的许多可用方法提供了应用程式接口（API）。

不过在深入学习 API 之前，首先需要明白将要解决的问题。

并发和锁定当存在并发特性时，必须使用同步方法。

当在同一时间段出现两个或更多进程并且这些进程彼此交互（例如，共享相同的资源）时，就存在并发现象。

在单处理器（uniprocessor，UP）主机上可能发生并发，在这种主机中多个线程共享同一个 CPU 并且抢占（preemption）创建竞态条件。

抢占通过临时中断一个线程以执行另一个线程的方式来实现 CPU 共享。

竞态条件发生在两个或更多线程操纵一个共享数据项时，其结果取决于执行的时间。

在多处理器（MP）计算机中也存在并发，其中每个处理器中共享相同数据的线程同时执行。

注意在 MP 情况下存在真正的并行（parallelism），因为线程是同时执行的。

而在 UP 情形中，并行是通过抢占创建的。

两种模式中实现并发都较为困难。

Linux 内核在两种模式中都支持并发。

内核本身是动态的，而且有许多创建竞态条件的方法。

Linux 内核也支持多处理（multiprocessing），称为对称多处理（SMP）。

临界段概念是为解决竞态条件问题而产生的。

一个临界段是一段不允许多路访问的受保护的代码。

这段代码能操纵共享数据或共享服务（例如硬件外围设备）。