linux 进程间读写锁,Linux系统编程—进程间同步

我们知道,线程间同步有多种方式,比如:信号量、互斥量、读写锁,等等。那进程间如何实现同步呢?本文介绍两种方式:互斥量和文件锁。

##互斥量mutex

我们已经知道了互斥量可以用于在线程间同步,但实际上,互斥量也可以用于进程间的同步。为了达到这一目的,可以在pthread_mutex_init初始化之前,修改其属性为进程间共享。mutex的属性修改函数主要有以下几个:

主要应用函数:

pthread_mutexattr_t mattr 类型:用于定义互斥量的属性

pthread_mutexattr_init函数:初始化一个mutex属性对象

pthread_mutexattr_destroy函数:销毁mutex属性对象 (而非销毁锁)

pthread_mutexattr_setpshared函数:修改mutex属性。

int pthread_mutexattr_setpshared(pthread_mutexattr_t *attr, int pshared);

我们重点看第二个参数:pshared,它有以下两个取值:

**线程锁:**PTHREAD_PROCESS_PRIVATE (mutex的默认属性即为线程锁,进程间私有)

**进程锁:**PTHREAD_PROCESS_SHARED

要想实现进程间同步,需要将mutex的属性改为PTHREAD_PROCESS_SHARED。

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

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属性对象

pthread_mutexattr_setpshared(&mm->mutexattr, PTHREAD_PROCESS_SHARED); //修改属性为进程间共享

pthread_mutex_init(&mm->mutex, &mm->mutexattr); //初始化一把mutex琐

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("-child----------num++ %d\n", 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("-------parent---num+=2 %d\n", mm->num);

}

wait(NULL);

}

pthread_mutexattr_destroy(&mm->mutexattr); //销毁mutex属性对象

pthread_mutex_destroy(&mm->mutex); //销毁mutex

munmap(mm,sizeof(*mm)); //释放映射区

return 0;

}

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##文件锁

顾名思义,就是通过文件实现锁机制。具体来讲,是通过借助 fcntl函数来实现锁机制。当操作文件的进程没有获得锁时,虽然可以打开文件,但无法对文件执行执行read、write操作。

###fcntl函数:

函数原型:

int fcntl(int fd, int cmd, … /* arg */ );

函数作用:

获取、设置文件访问控制属性。

参数介绍:

参数cmd有以下取值:

F_SETLK (struct flock *)设置文件锁(trylock)

F_SETLKW (struct flock *) 设置文件锁(lock)W --> wait

F_GETLK (struct flock *)获取文件锁

数据类型flock原型如下:

struct flock {

​ …

​ short l_type; 锁的类型:F_RDLCK 、F_WRLCK 、F_UNLCK

​ short l_whence; 偏移位置:SEEK_SET、SEEK_CUR、SEEK_END

​ off_t l_start; 起始偏移:1000

​ off_t l_len; 长度:0表示整个文件加锁

​ pid_t l_pid; 持有该锁的进程ID:(F_GETLK only)

​ …

};

###进程间文件锁示例

多个进程对加锁文件进行访问:

#include

#include

#include

#include

#include

#include

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("./a.out filename\n");

exit(1);

}

if ((fd = open(argv[1], O_RDWR)) < 0)

sys_err("open");

f_lock.l_type = F_WRLCK; /*选用写琐*/

// f_lock.l_type = F_RDLCK; /*选用读琐*/

f_lock.l_whence = SEEK_SET;

f_lock.l_start = 0;

f_lock.l_len = 0; /* 0表示整个文件加锁 */

fcntl(fd, F_SETLKW, &f_lock);

printf("get flock\n");

sleep(10);

f_lock.l_type = F_UNLCK;

fcntl(fd, F_SETLKW, &f_lock);

printf("un flock\n");

close(fd);

return 0;

}

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文件锁类似于读写锁,依然遵循“读共享、写独占”特性。但是,如果进程不加锁直接操作文件,依然可访问成功,但数据势必会出现混乱。

既然文件锁可用应用在进程中,那在多线程中,可以使用文件锁吗?

答案是不行的。因为多线程间共享文件描述符,而给文件加锁,是通过修改文件描述符所指向的文件结构体中的成员变量来实现的。因此,多线程中无法使用文件锁。

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