Linux系統編程—進程間同步

我們知道，線程間同步有多種方式，比如：信號量、互斥量、讀寫鎖，等等。那進程間如何實現同步呢？本文介紹兩種方式：互斥量和文件鎖。

互斥量mutex

我們已經知道了互斥量可以用於在線程間同步，但實際上，互斥量也可以用於進程間的同步。為了達到這一目的，可以在pthread_mutex_init初始化之前，修改其屬性為進程間共享。mutex的屬性修改函數主要有以下幾個：

主要應用函數：

pthread_mutexattr_t mattr 類型： 用於定義互斥量的屬性 pthread_mutexattr_init函數：初始化一個mutex屬性對象 pthread_mutexattr_destroy函數：銷毀mutex屬性對象 (而非銷毀鎖) pthread_mutexattr_setpshared函數：修改mutex屬性。

int pthread_mutexattr_setpshared(pthread_mutexattr_t *attr, int pshared);

我們重點看第二個參數：pshared，它有以下兩個取值：

線程鎖：PTHREAD_PROCESS_PRIVATE (mutex的默認屬性即為線程鎖，進程間私有)

進程鎖：PTHREAD_PROCESS_SHARED

要想實現進程間同步，需要將mutex的屬性改為PTHREAD_PROCESS_SHARED。

include <unistd.h>include <stdlib.h>include <pthread.h>include <sys/wait.h>struct mt { int num; pthread_mutex_t mutex; pthread_mutexattr_t mutexattr;};int main(void){ int i; struct mt *mm; pid_t pid; mm = mmap(NULL, sizeof(*mm), PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED|MAP_ANON, -1, 0); memset(mm, 0, sizeof(*mm)); pthread_mutexattr_init(&mm->mutexattr); //初始化mutex屬性對象 pthread_mutexattr_setpshared(&mm->mutexattr, PTHREAD_PROCESS_SHARED); //修改屬性為進程間共享 pthread_mutex_init(&mm->mutex, &mm->mutexattr); //初始化一把mutex瑣 pid = fork(); if (pid == 0) { for (i = 0; i < 10; i++) { sleep(1); pthread_mutex_lock(&mm->mutex); (mm->num)++; pthread_mutex_unlock(&mm->mutex); printf(&34;, mm->num); } } else if (pid > 0) { for ( i = 0; i < 10; i++) { sleep(1); pthread_mutex_lock(&mm->mutex); mm->num += 2; pthread_mutex_unlock(&mm->mutex); printf(&34;, mm->num); } wait(NULL); } pthread_mutexattr_destroy(&mm->mutexattr); //銷毀mutex屬性對象 pthread_mutex_destroy(&mm->mutex); //銷毀mutex munmap(mm,sizeof(*mm)); //釋放映射區 return 0;}

文件鎖

顧名思義，就是通過文件實現鎖機制。具體來講，是通過藉助 fcntl函數來實現鎖機制。當操作文件的進程沒有獲得鎖時，雖然可以打開文件，但無法對文件執行執行read、write操作。

進程間文件鎖示例

多個進程對加鎖文件進行訪問：

include <sys/types.h>include <fcntl.h>include <stdlib.h>void sys_err(char *str){ perror(str); exit(1);}int main(int argc, char *argv[]){ int fd; struct flock f_lock; if (argc < 2) { printf(&34;); exit(1); } if ((fd = open(argv[1], O_RDWR)) < 0) sys_err(&34;); f_lock.l_type = F_WRLCK; /*選用寫瑣*/// f_lock.l_type = F_RDLCK; /*選用讀瑣*/ f_lock.l_whence = SEEK_SET; f_lock.l_start = 0; f_lock.l_len = 0; /* 0表示整個文件加鎖 */ fcntl(fd, F_SETLKW, &f_lock); printf(&34;); sleep(10); f_lock.l_type = F_UNLCK; fcntl(fd, F_SETLKW, &f_lock); printf(&34;); close(fd); return 0;}

文件鎖類似於讀寫鎖，依然遵循「讀共享、寫獨佔」特性。但是，如果進程不加鎖直接操作文件，依然可訪問成功，但數據勢必會出現混亂。

既然文件鎖可用應用在進程中，那在多線程中，可以使用文件鎖嗎？

答案是不行的。因為多線程間共享文件描述符，而給文件加鎖，是通過修改文件描述符所指向的文件結構體中的成員變量來實現的。因此，多線程中無法使用文件鎖。

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