进程间通信有一种[共享内存]方式,大家有没有想过,这种通信方式中如何解决数据竞争问题?我们可能自然而然的就会想到用锁。但我们平时使用的锁都是用于解决线程间数据竞争问题,貌似没有看到过它用在进程中,那怎么办?
关于进程间的通信方式估计大多数人都知道,这也是常见的面试八股文之一。
个人认为这种面试题没什么意义,无非就是答几个关键词而已,更深入的可能面试官和面试者都不太了解。
关于进程间通信方式我之前在【这篇文章】中有过介绍,感兴趣的可以移步去看哈。
进程间通信有一种[共享内存]方式,大家有没有想过,这种通信方式中如何解决数据竞争问题?
我们可能自然而然的就会想到用锁。但我们平时使用的锁都是用于解决线程间数据竞争问题,貌似没有看到过它用在进程中,那怎么办?
我找到了两种方法,信号量和互斥锁。
直接给大家贴代码吧,首先是信号量方式:
代码中的MEOW_DEFER,它内部的函数会在生命周期结束后触发。它的核心函数其实就是下面这四个:
具体含义大家应该看名字就知道,这里的重点就是sem_init中的pshared参数,该参数为1表示可在进程间共享,为0表示只在进程内部共享。
第二种方式是使用锁,即pthread_mutex_t,可是pthread_mutex不是用作线程间数据竞争的吗,怎么能用在进程间呢?
可以给它配置一个属性,示例代码如下:
它的默认属性是进程内私有,但是如果给它配置成PTHREAD_PROCESS_SHARED,它就可以用在进程间通信中。
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完整代码如下:
我想这两种方式应该可以满足我们日常开发过程中的大多数需求。
锁的方式介绍完之后,可能很多朋友自然就会想到原子变量,这块我也搜索了一下。但是也不太确定C++标准中的atomic是否在进程间通信中有作用,不过看样子boost中的atomic是可以用在进程间通信中的。
其实在研究这个问题的过程中,还找到了一些很多解决办法,包括:
Disabling Interrupts
Lock Variables
Strict Alternation
Peterson's Solution
The TSL Instruction
Sleep and Wakeup
Semaphores
Mutexes
Monitors
Message Passing
Barriers
这里就不过多介绍啦,大家感兴趣的可以自行查阅资料哈。
信号量在进程是以有名信号量进行通信的,在线程是以无名信号进行通信的,因为线程linux还没有实现进程间的通信,所以在sem_init的第二个参数要为0,而且在多线程间的同步是可以通过有名信号量也可通过无名信号,但是一般情况线程的同步是无名信号量,无名信号量使用简单,而且sem_t存储在进程空间中,有名信号量必须LINUX内核管理,由内核结构struct ipc_ids 存储,是随内核持续的,系统关闭,信号量则删除,当然也可以显示删除,通过系统调用删除,消息队列,信号量,内存共享,这几个都是一样的原理。,只不过信号量分为有名与无名
分配与初始化信号量是两个相互独立的操作。以 0 为第二参数,以 SETALL 为第三个参数调用 semctl 可以对一个信号量组进行初始化。第四个参数是一个 semun 对象,且它的 array 字段指向一个 unsigned short数组。数组中的每个值均用于初始化该组中的一个信号量。
代码 5.3 展示了初始化一个二元信号量的函数。
代码 5.3 (sem_init.c) 初始化一个二元信号量
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
/* 我们必须自己定义 union semun。*/
union semun
{
int val
struct semid_ds *buf
unsigned short int *array
struct seminfo *__buf
}
/* 将一个二元信号量初始化为 1。*/
int binary_semaphore_initialize (int semid)
{
union semun argument
unsigned short values[1]
values[0] = 1
argument.array = values
return semctl (semid, 0, SETALL, argument)
}
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